Cualquiera que haya estado en un velero sabe que hacer un nudo es la mejor manera de sujetar una cuerda a un gancho y evitar que se resbale. Similar, los nudos en los hilos de coser evitan que se deslicen a través de dos piezas de tela. Cómo, luego, puede largos filamentos de ADN, que tienen una estructura enrevesada y muy anudada, lograr atravesar los minúsculos poros de varios sistemas biológicos? Esta es la fascinante pregunta que abordan Antonio Suma y Cristian Micheletti, investigadores de la Escuela Internacional de Estudios Avanzados (SISSA) en Trieste, que utilizó simulaciones por computadora para investigar la dinámica de la molécula en tales situaciones. El estudio se acaba de publicar en PNAS , la revista de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos.

"Nuestro estudio computacional arroja luz sobre los últimos avances experimentales en la manipulación del ADN anudado, y agrega elementos interesantes e inesperados, "explica Micheletti." Primero observamos cómo los filamentos de ADN anudados atraviesan poros minúsculos con un diámetro de aproximadamente 10 nanómetros (10 mil millonésimas de metro). El comportamiento observado en nuestras simulaciones estuvo muy de acuerdo con las mediciones experimentales obtenidas por un equipo de investigación internacional liderado por Cees Dekker, que se publicaron hace solo unos meses en Biotecnología de la naturaleza . Estos experimentos avanzados y sofisticados marcaron un punto de inflexión para comprender el anudado del ADN. Sin embargo, los experimentos actuales no pueden detectar cómo los nudos de ADN pasan realmente a través del poro estrecho.

"De hecho, el fenómeno ocurre en una escala espacial diminuta que es inaccesible para los microscopios. Por eso nuestro grupo recurrió a lo que el gran biofísico alemán Klaus Schulten llamó 'el microscopio computacional, ' es decir, simulaciones por computadora ".

Suma y Micheletti explican:"Las simulaciones revelaron que el paso del nudo puede ocurrir de dos formas distintas:una donde el nudo está apretado, y el otro donde el nudo está más deslocalizado. En ambos casos, el nudo no solo pasa por el poro, pero lo hace en muy poco tiempo ".

Es más, el nudo suele pasar en las etapas finales de la translocación, cuando la mayor parte de la hebra de ADN ya ha pasado. "Pero hay algo más que es contradictorio, "declaran los autores". El tamaño del nudo, ya sea pequeño o grande, no parece afectar mucho el tiempo de obstrucción de los poros. Este último depende en cambio de la velocidad de translocación, cuales, Sucesivamente, depende de la posición inicial del nudo a lo largo del filamento ". Estos resultados, dicen los investigadores, debería ayudar al diseño de experimentos futuros que investiguen el anudamiento espontáneo del ADN, un lugar todavía en gran parte inexplorado, especialmente con respecto al tamaño de los nudos de ADN.

Avanzar en nuestra comprensión actual de los nudos en las moléculas biológicas es importante para aclarar sus implicaciones tanto en contextos biológicos como aplicativos. como la secuenciación de ADN utilizando nanoporos. Suma y Micheletti esperan que las direcciones prometedoras sugeridas por su estudio puedan conducir a un perfil más detallado y preciso del entrelazamiento en el ADN, ARN y proteínas.