Las moléculas sintéticas no solo pueden imitar las estructuras de sus modelos biológicos, también pueden asumir sus funciones e incluso competir con éxito con ellos, como muestra una secuencia de ADN artificial diseñada por Ludwig-Maximilians-Universitaet (LMU) en Munich, el químico Ivan Huc.

El químico Ivan Huc encuentra la inspiración para su trabajo en los principios moleculares que subyacen a los sistemas biológicos. Como líder de un grupo de investigación dedicado a la química supramolecular biomimética, crea moléculas 'antinaturales' con definidas, formas predeterminadas que se asemejan mucho a los principales polímeros biológicos, proteínas y ADN que se encuentran en las células. La columna vertebral de estas moléculas se conoce como 'foldamers' porque, como patrones de origami, adoptan formas predecibles y se pueden modificar fácilmente. Tras trasladarse a LMU desde su puesto anterior en la Universidad de Burdeos el verano pasado, Huc ha sintetizado una molécula helicoidal que imita las características de la superficie de la doble hélice del ADN tan de cerca que las proteínas de unión al ADN genuinas interactúan con ella.

Este trabajo se describe en un artículo publicado en Química de la naturaleza . El nuevo estudio muestra que el compuesto sintético es capaz de inhibir las actividades de varias enzimas procesadoras de ADN, incluida la 'integrasa' utilizada por el virus de la inmunodeficiencia humana (VIH) para insertar su genoma en el de su célula huésped. La demostración exitosa de la eficacia de la imitación del ADN sintético podría conducir a un nuevo enfoque para el tratamiento del SIDA y otras enfermedades retrovirales.

El nuevo documento se basa en los avances descritos en dos publicaciones anteriores en Química de la naturaleza publicado a principios de este año. En el primero de estos artículos, Huc y sus colegas desarrollaron un patrón de interacciones de unión necesarias para permitir que las moléculas sintéticas asuman formas estables similares a las estructuras helicoidales de las proteínas. En el segundo, calcularon las condiciones necesarias para anexar su hélice sintética a las proteínas naturales durante la síntesis de los ribosomas celulares. "Como siempre en biología, la forma determina la función, ", explica. En el nuevo estudio, introduce una molécula sintética que se pliega en una estructura helicoidal que imita las características superficiales de la doble hélice del ADN, y cuya forma precisa se puede alterar de forma modular mediante la unión de varios sustituyentes. Esto permite al experimentador imitar en detalle la forma de la doble hélice del ADN natural, en particular, la posición de las cargas negativas. La imitación es tan convincente que actúa como señuelo para dos enzimas de unión al ADN, incluida la integrasa del VIH, que se unen fácilmente a él y son esencialmente inactivados.

Sin embargo, la pregunta crucial es si el foldammero puede competir eficazmente por las enzimas en presencia de su sustrato de ADN normal. "Si las enzimas aún se unen al foldamero en condiciones competitivas, entonces la mímica debe ser un aglutinante mejor que el propio ADN natural, "Dice Huc. Y de hecho, el estudio demuestra que la integrasa del VIH se une con más fuerza al foldador que al ADN natural. "Es más, aunque inicialmente diseñado para parecerse al ADN, el foldador debe sus propiedades más útiles y valiosas a las características que lo diferencian del ADN, "Señala Huc.

Gracias a la naturaleza modular del diseño de plegadoras, las estructuras de estos imitadores de ADN artificiales se pueden alterar fácilmente, lo que permite producir una amplia gama de variantes utilizando la misma plataforma básica. En el estudio actual, Huc y sus colegas se han centrado en enzimas que son genéricamente capaces de unirse al ADN, independientemente de su secuencia de bases. Sin embargo, También puede ser posible utilizar el enfoque de foldamer para desarrollar imitaciones de ADN que puedan bloquear la acción de muchas proteínas importantes de unión al ADN cuyas funciones dependen del reconocimiento de secuencias de nucleótidos específicas.