Un fragmento de una sola hebra de ADN, construido de las nucleobases citosina y guanina, puede imprimirse en un polímero; esto lo han demostrado los químicos de Varsovia, Denton y Milán. El negativo artificial resultante, con una longitud récord, funciona químicamente como una hebra normal de ácido desoxirribonucleico. Este logro finalmente confirma la posibilidad de crear huellas poliméricas de ADN, funcionalmente correspondiente a los fragmentos de ADN que contienen las cuatro nucleobases.

Hace un año y medio un grupo de investigadores polaco-estadounidense-italiano creó un ADN químico negativo mediante impresión molecular. Cavidades moleculares, generado en un polímero cuidadosamente diseñado, se comportó químicamente como una hebra de ADN real (complementaria a la utilizada para la impronta). El primer oligómero "impreso" en el polímero fue corto, que consta sólo de seis nucleobases de adenina y timina que forman la secuencia TATAAA. En la actualidad, un grupo del Instituto de Química Física de la Academia de Ciencias de Polonia (IPC PAS) en Varsovia, dirigido por el profesor Wlodzimierz Kutner y en cooperación con la Universidad del Norte de Texas en Denton (EE. UU.) y la Universidad de Milán (Italia), ha dado el siguiente paso. En el diario Interfaces y materiales aplicados ACS , los investigadores han presentado el proceso de construcción de un fragmento negativo de una sola hebra de ADN que contiene las otras nucleobases:citosina y guanina.

"El oligonucleótido ahora impreso en el polímero es un poco más largo que el descrito en nuestra publicación anterior. Sin embargo, no se trataba de batir récords. Más importante, fue para demostrar que el método de impresión molecular se puede utilizar para construir negativos estables de oligonucleótidos que contienen todas las nucleobases en el ácido desoxirribonucleico, "dice el profesor Kutner.

Cada molécula de ADN es una cinta enrollada en una hélice, hecho de dos largos, hilos conectados permanentemente. Una sola hebra consta de nucleótidos con múltiples repeticiones, cada uno de los cuales contiene una de las nucleobases:adenina (A), guanina (G), citosina (C) o timina (T). Dado que la adenina presente en una hebra es complementaria a la timina en la otra, y guanina a citosina, sobre la base de una sola hebra de ADN, es fácil reconstruir su socio complementario. Este mecanismo no solo aumenta la permanencia del registro del código genético, pero también permite que se transcriba de ADN a ARN en el proceso de transcripción, que es la primera etapa de la síntesis de proteínas.

"Las moléculas de ADN son muy largas; si se enderezaran, tendrían una longitud medida en centímetros. Bajo condiciones normales, el ADN de doble hebra es, sin embargo, retorcido y enrollado de varias formas. La impresión de una estructura tan complicada espacialmente en el polímero no solo es imposible, pero tampoco tiene sentido, porque diferentes moléculas del mismo ADN pueden retorcerse de diferentes maneras. Por lo tanto, como una regla, durante las pruebas de ADN de doble hebra, sus hebras se separan primero, y luego cortar en fragmentos que contengan de varias a varias docenas de nucleótidos. Entonces es posible intentar imprimir estos fragmentos de esta longitud en el polímero, "explica la Dra. Agnieszka Pietrzyk-Le (IPC PAS).

Para imprimir las moléculas en el polímero, se introducen en una solución de monómeros, o "bloques de construcción, "a partir del cual se formará el futuro polímero. Algunos de los monómeros se seleccionan para autoensamblarse alrededor de las moléculas que se imprimen. La mezcla se polimeriza luego electroquímicamente. Esta electropolimerización da como resultado una fina capa de película endurecida de un polímero, de donde se extraen las moléculas impresas. De este modo, se obtiene un polímero con cavidades moleculares que coinciden con las moléculas originales no solo en tamaño y forma, pero incluso sus propiedades químicas locales.

"En nuestra última investigación, Hemos demostrado que es posible imprimir en el polímero el oligonucleótido GCGGCGGC, es decir, uno que contiene ocho nucleobases. Este oligómero es genéticamente significativo. Su presencia, entre otros, aumenta la probabilidad de enfermedades neurodegenerativas, "explica la estudiante de doctorado Katarzyna Bartold (IPC PAS).

El primer polímero negativo, con un oligómero de adenina-timina impreso, fue completamente selectivo, es decir, solo las moléculas de TATAAA utilizadas anteriormente para preparar el polímero podrían entrar en las cavidades moleculares. En el polímero sintetizado actualmente, las cavidades de guanina-citosina también son altamente selectivas, pero esta selectividad aún deja mucho que desear. Si el oligonucleótido capturado de la solución difiere solo en una base del oligonucleótido GCGGCGGC usado para la impronta, es posible que la cavidad no note esta diferencia. Los investigadores atribuyen este comportamiento a los lazos entre la guanina y la citosina más fuertes que los que existen entre la adenina y la timina.

"Curiosamente, en algunos aspectos, nuestro ADN negativo parece tener mejores propiedades que las de la cadena de ADN natural. La verdadera hebra de ADN tiene núcleos de nucleótidos que están cargados eléctricamente negativamente, lo que hace que las moléculas se repelan entre sí en solución. Por lo tanto, los químicos deben neutralizar esta carga, por ejemplo, introduciendo iones de sodio positivos. Nuestras cavidades moleculares ya son eléctricamente neutras. Por lo tanto, utilizando nuestro análogo de ADN polimérico, Eliminamos una etapa de la investigación:neutralización, "señala el Dr. Pietrzyk-Le.

En el futuro cercano, los investigadores tienen la intención de perfeccionar la técnica desarrollada, imprimiendo fragmentos de ADN cada vez más largos, de modo que puedan mapearse oligonucleótidos que constan de al menos una docena de nucleótidos. Las películas de polímero con cavidades moleculares tan largas permitirían construir detectores eficaces de fragmentos de ADN genéticamente importantes. Esto sería posible ya que aumenta la masa del polímero con cavidades llenas de oligómeros capturados de la solución de prueba, la conductividad eléctrica del polímero también cambia, y los cambios en estos parámetros se pueden detectar fácilmente. En el futuro, también sería posible otra aplicación. Las películas poliméricas con fragmentos de ADN impresos y cavidades moleculares llenas de estos fragmentos podrán utilizarse para estudiar nuevos fármacos dirigidos a enfermedades genéticas.