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  • Las nanoestructuras de ADN plegadas con proteínas ofrecen un nuevo material de construcción para la biotecnología

    Esta instalación de plasma de aire (el resplandor azul violeta) se utilizó para tratar las rejillas de muestras utilizadas en microscopía electrónica. Crédito:KAUST

    Mediante el uso de proteínas que se unen de forma natural y organizan el ADN dentro de las células, un equipo dirigido por KAUST ha ideado una estrategia plug-and-play para construir estables, nanoestructuras diseñadas a medida.

    El método versátil pero sencillo para diseñar ensamblajes híbridos de ADN-proteína ahora proporciona a los ingenieros una plataforma a nanoescala para resolver problemas en la ciencia. "La nanotecnología de proteínas de ADN tiene aplicaciones potenciales en muchos campos, incluyendo medicina, biotecnología y química analítica, "dice el profesor de KAUST, Satoshi Habuchi, quien dirigió el estudio.

    La idea de utilizar el ADN como una especie de origami molecular se remonta a la década de 1980, pero solo hace dos años que los científicos lograron incorporar proteínas en nanoestructuras. Como una tecnología tan incipiente, Habuchi se dio cuenta del margen de mejora, que identificó, "Exigió el hallazgo de nuevos bloques de construcción para la construcción de nanoestructuras autoensambladas de ADN-proteína.

    El bloque de construcción que Habuchi y su equipo eligieron para incorporar en sus estructuras se llama histona, un tipo de proteína que normalmente actúa como un carrete para enrollar y compactar el ADN dentro de la célula. En las condiciones artificiales adecuadas, Las histonas y el ADN monocatenario también se autoensamblan espontáneamente en nanopartículas individuales y complejos reticulados.

    Los biocientíficos de KAUST han caracterizado la estructura de nanoestructuras de histona-ADN. Crédito:KAUST

    Usando microscopios electrónicos en el Laboratorio Central de Caracterización e Imágenes de la Universidad y otros equipos de vanguardia en el laboratorio de Habuchi, los investigadores caracterizaron la estructura de estas nanoestructuras de histona-ADN. Pudieron detallar cómo se forman con geometría precisa si se les da la combinación correcta de temperatura, tiempo de incubación y ambiente químico.

    La única variable que pareció cambiar de forma fue la longitud del ADN.

    Las decoraciones de histonas en la plataforma de origami de ADN, por lo tanto, simplifican en gran medida los principios de diseño de la nanotecnología, dice Maged Serag, un científico investigador en el laboratorio de Habuchi. Y lo que es más, él añade, "El hecho de que integramos una proteína en la estructura general ayuda a aumentar la aplicabilidad de nuestro enfoque en diferentes aspectos del campo de la biotecnología".

    Estas imágenes capturan etapas de las preparaciones de muestras realizadas para microscopía de fluorescencia de una sola molécula y crio-TEM. Rachid Sougrat, del Laboratorio central de caracterización e imagenología, ayuda a analizar los resultados (abajo a la derecha). Crédito:KAUST

    Habuchi, Serag y sus compañeros de trabajo han estado trabajando para hacer avanzar la tecnología.

    "Estamos tratando de integrar proteínas de histonas en ubicaciones específicas dentro de las estructuras de ADN-origami, un primer paso hacia la construcción de nanoestructuras complicadas, "Serag explica.

    Las histonas y el ADN se autoensamblan en nanopartículas y complejos reticulados. Crédito:KAUST; Heno Huang

    Los ensamblajes híbridos también podrían ayudar a los científicos a comprender mejor el papel básico de las proteínas histonas en la regulación de la expresión génica y la replicación del ADN. El estudio, Habuchi dice:podría arrojar luz sobre estas funciones biológicas fundamentales.


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