Una nueva enzima sintética, elaborado a partir de ADN en lugar de proteínas, voltea las moléculas de lípidos dentro de la membrana celular, desencadenando una vía de señal que podría aprovecharse para inducir la muerte celular en las células cancerosas.

Investigadores de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign y la Universidad de Cambridge dicen que su enzima de ADN que codifica los lípidos es la primera de su clase en superar a las enzimas naturales, y lo hace en tres órdenes de magnitud. Publicaron sus hallazgos en la revista. Comunicaciones de la naturaleza .

"Las membranas celulares están revestidas con un conjunto diferente de moléculas en el interior y el exterior, y las células dedican muchos recursos a mantener esto, "dijo el líder del estudio Aleksei Aksimentiev, profesor de física en Illinois. "Pero en algunos momentos de la vida de una célula, hay que desmantelar la asimetría. Entonces los marcadores que estaban adentro se vuelven afuera, que envía señales para ciertos procesos, como la muerte celular. Hay enzimas en la naturaleza que hacen eso llamadas scramblases. Sin embargo, en algunas enfermedades donde las scramblases son deficientes, esto no sucede correctamente. Nuestro scramblase sintético podría ser una vía para la terapéutica ".

El grupo de Aksimentiev descubrió la actividad scramblase del ADN al observar las estructuras del ADN que forman poros y canales en las membranas celulares. Utilizaron la supercomputadora Blue Waters en el Centro Nacional de Aplicaciones de Supercomputación en Illinois para modelar los sistemas a nivel atómico. Vieron que cuando ciertas estructuras de ADN se insertan en la membrana, en este caso, un paquete de ocho hebras de ADN con colesterol en los extremos de dos de las hebras:los lípidos de la membrana alrededor del ADN comienzan a moverse entre las capas de la membrana interna y externa.

Para verificar la actividad de scramblase predicha por los modelos de computadora, El grupo de Aksimentiev en Illinois se asoció con el grupo del profesor Ulrich Keyser en Cambridge. El grupo de Cambridge sintetizó la enzima de ADN y la probó en burbujas de membrana modelo, llamadas vesículas, y luego en células de cáncer de mama humano.

"Los resultados muestran de manera muy concluyente que nuestra nanoestructura de ADN facilita una rápida mezcla de lípidos, "dijo Alexander Ohmann, estudiante de posgrado en Cambridge y coautor del artículo junto con el estudiante de posgrado de Illinois, Chen-Yu Li. "Lo más interesante es que la alta tasa de cambio indicada por las simulaciones de dinámica molecular parece ser del mismo orden de magnitud en los experimentos:hasta mil veces más rápido que lo que se ha demostrado anteriormente para los scramblases naturales ".

Por sí mismo, la codificación de ADN produce la muerte celular indiscriminadamente, Dijo Aksimentiev. El siguiente paso es acoplarlo con sistemas de focalización que busquen específicamente ciertos tipos de células, algunos de los cuales ya se han desarrollado para otros agentes de ADN.

"También estamos trabajando para hacer que estas estructuras scramblase se activen con la luz o algún otro estímulo, para que se puedan activar solo bajo demanda y se puedan apagar, ", Dijo Aksimentiev.

"Aunque todavía tenemos un largo camino por recorrer, Este trabajo destaca el enorme potencial de las nanoestructuras de ADN sintético con posibles aplicaciones para fármacos y terapias personalizadas para una variedad de condiciones de salud en el futuro. "Dijo Ohmann.