Una técnica de obtención de imágenes de una sola molécula, llamado mejora de la fluorescencia inducida por proteínas (PIFE), ha ganado terreno en los últimos años como una herramienta popular para observar interacciones ADN-proteína con precisión nanométrica. Todavía, según un nuevo estudio de KAUST, Los laboratorios de investigación no han utilizado la técnica en todo su potencial.

El ensayo PIFE se basa en la idea de que el ADN marcado con un tinte fluorescente brillará más cuando las proteínas se unan en las proximidades. En muchas instancias, esto es cierto, lo que ha llevado a muchos científicos a adoptar PIFE sobre otras técnicas más laboriosas que se basan en el etiquetado dual de proteínas y ADN.

Pero los estudiantes graduados de Samir Hamdan, Fahad Rashid, Manal Zaher y Vlad-Stefan Raducanu se dieron cuenta de que la unión de proteínas a los complejos de ADN y tinte a veces también podía tener el efecto opuesto. En lugar de mejorar la señal fluorescente, las interacciones de proteínas a veces pueden atenuar el brillo, dependiendo de ciertas propiedades del sistema.

Hamdan acredita la curiosidad de sus estudiantes por hacer esta observación y detallar cómo funciona. La inspiración del trabajo anterior de Rashid llevó al equipo al fenómeno que llaman extinción de la fluorescencia inducida por proteínas (PIFQ). Y como explica Rashid, "Nos propusimos definir mejor las condiciones que conducen a explosiones o caídas fluorescentes".

Mediante una combinación de análisis experimentales y computacionales, El equipo de KAUST demostró que el estado de fluorescencia inicial del complejo de ADN-colorante determina si se producirá PIFE o PIFQ después de la unión de proteínas. Sin este conocimiento la probabilidad de cualquiera de los eventos se vuelve equivalente a un lanzamiento de moneda, lo que puede poner en peligro la interpretación mecanicista de los resultados de laboratorio.

"Cuando se obtiene información sobre este estado inicial a partir de la fluorescencia y el trabajo estructural, la anticipación de cualquiera de los efectos se vuelve experimentalmente factible, "Explica Raducanu.

Factores como la secuencia del ADN y la posición del colorante podrían inclinar la balanza hacia PIFE o PIFQ; El equipo de KAUST se volvió tan bueno interpretando el código molecular que pudieron predecir con precisión qué sucedería simplemente midiendo cómo estos parámetros influyen en el estado de fluorescencia inicial del sistema de tinción de ADN.

"Convertimos cada medida en un juego, "Zaher dice, "¡y nos complace decir que nuestra hipótesis predijo el resultado más del 90 por ciento de las veces!"

Estos nuevos conocimientos deberían ampliar drásticamente el alcance y la promesa experimental de esta poderosa herramienta de obtención de imágenes de una sola molécula. predice Raducanu. "Al introducir PIFQ, ofrecemos a los investigadores en el campo la posibilidad de abordar varias cuestiones biológicas en las que PIFE podría no haber sido presenciado, " él dice.

Los científicos también pueden optar por combinar PIFE y PIFQ para descifrar procesos de múltiples pasos y multiproteínas con una sola construcción de ADN-tinte.

"Teniendo en cuenta la naturaleza dependiente del contexto de la modulación de fluorescencia en el sistema de tinción de ADN abre la puerta a muchas posibilidades en el diseño experimental que podrían adaptarse a las necesidades de los investigadores, "Dice Zaher.

"Ahora anticipamos que la interpretación de datos y la atribución de eventos moleculares a partir de datos de una sola molécula será más fácil y precisa". ", Agrega Rashid.