A diferencia de los modelos de plástico rígido de la clase de química, las cadenas reales de moléculas pueden doblarse y estirarse, como cuentas en un cordón elástico. Algunos polímeros, como el ADN, son especialmente elásticos, una característica que puede complicar los intentos de modelar su comportamiento.

Desde la obra fundamental de Paul Flory, Los investigadores han desarrollado una variedad de fórmulas para calcular la distancia entre los extremos de un polímero curvo. Sin embargo, estas fórmulas normalmente no han tenido en cuenta la elasticidad de la molécula. En un nuevo estudio, publicado esta semana en La Revista de Física Química , Los científicos han derivado una fórmula para determinar la distancia de un extremo a otro de un polímero semiflexible, incluyendo ADN o ARN, teniendo en cuenta cuánto se estira el polímero.

Las estimaciones anteriores de cómo se doblan los polímeros no tenían en cuenta cómo se mueve la molécula en tres dimensiones. "Este método para calcular la distribución de la longitud del contorno es más riguroso, ", dijo Xi Zhang de la Universidad de Wuhan y autor principal del artículo." No solo podemos calcular la distancia de un extremo a otro, también podemos averiguar la forma del polímero ".

Al incluir la elasticidad del polímero, la nueva fórmula puede ayudar a los investigadores a estimar la flexibilidad de los segmentos de ADN, una propiedad que se sabe que es esencial para su función biológica. La flexibilidad del ADN afecta la unión de las proteínas reguladoras y cómo el ADN se envuelve alrededor de las histonas, proteínas que actúan como carretes para mantener el ADN perfectamente empaquetado dentro de un núcleo. Las formas específicas en que el ADN se dobla y envuelve alrededor de las histonas pueden afectar la expresión génica al exponer ciertos genes al exterior. mientras que otros permanecen escondidos.

Los investigadores construyeron sobre la base del modelo de cadena en forma de gusano, que trata a los polímeros semiflexibles como el ADN y el ARN como enlaces en una cadena. Usando extensas simulaciones de Monte Carlo, validaron su fórmula en una amplia gama de valores de elasticidad y flexibilidad. También utilizaron simulaciones de dinámica molecular, qué modelo de cómo las moléculas se mueven e interactúan en el tiempo, para asegurarse de que obtuvieron resultados similares de su método para polímeros cortos de ADN y ARN.

Este tipo de fórmula es más eficiente desde el punto de vista computacional que el uso de simulaciones por computadora para determinar la distancia de extremo a extremo de elasticidad, polímeros de flexión, y, en segundos, puede calcular resultados que podrían llevar semanas de simulaciones.

La nueva fórmula es especialmente útil para estimar la distribución de longitud de extremo a extremo de polímeros pequeños, señalan los autores. "Este estiramiento es realmente importante en un biopolímero cuando es muy corto, digamos 40 pares de bases, "Dijo Zhang. Calculan que el efecto del estiramiento se vuelve insignificante para moléculas de ADN de más de 130 pares de bases, y para ARN de más de aproximadamente 240 pares de bases.