De la misma manera que una sola pieza de un rompecabezas encaja en el todo, la molécula de hipoxantina se une a una cadena de ácido ribonucleico (ARN), que luego cambia su forma tridimensional en un segundo y, al hacerlo, desencadena nuevos procesos en la célula. Gracias a un método mejorado, Los investigadores ahora pueden seguir cambios estructurales casi inconcebiblemente diminutos en las células a medida que avanzan, tanto en términos de tiempo como de espacio. El grupo de investigación dirigido por el profesor Harald Schwalbe del Centro de Resonancia Magnética Biomolecular (BMRZ) de la Universidad de Goethe ha tenido éxito, junto con investigadores de Israel, en acelerar cien mil veces el método de resonancia magnética nuclear (RMN) para investigar el ARN.

"Esto nos permite, por primera vez, seguir la dinámica de los cambios estructurales en el ARN a la misma velocidad a la que ocurren en la célula, "dice Schwalbe, describiendo este avance científico, y destaca:"El equipo encabezado por Lucio Frydman del Instituto Weizmann en Israel hizo aquí una importante contribución".

Los nuevos tipos de experimentos de RMN utilizan moléculas de agua cuyos átomos pueden seguirse en un campo magnético. Schwalbe y su equipo producen agua hiperpolarizada. Para hacerlo agregan un compuesto al agua que tiene radicales de electrones permanentemente desapareados. Los electrones se pueden alinear en el campo magnético mediante excitación con microondas a -271 ° C. Esta alineación no natural produce una polarización que se transfiere a + 36 ° C a la polarización de los átomos de hidrógeno utilizados en la RMN. Las moléculas de agua polarizadas de esta manera se calientan en unos pocos milisegundos y se transfieren, junto con hipoxantina, a la cadena de ARN. En general, el nuevo enfoque se puede aplicar para observar reacciones químicas rápidas y cambios de replegamiento en biomoléculas a nivel atómico.

En particular, los grupos imino en el ARN pueden analizarse de cerca usando este método. De este modo, los investigadores pudieron medir los cambios estructurales en el ARN con mucha precisión. Siguieron un pequeño fragmento de ARN de Bacillus subtilis, que cambia su estructura durante la unión de hipoxantina. Este cambio estructural es parte de la regulación del proceso de transcripción, en el que el ARN se hace a partir del ADN. Estos pequeños cambios a nivel molecular dirigen una gran cantidad de procesos no solo en las bacterias, sino también en los organismos multicelulares e incluso en los seres humanos.

Este método mejorado permitirá en el futuro seguir el replegamiento del ARN en tiempo real, incluso si necesita menos de un segundo. Esto es posible en condiciones fisiológicas, es decir, en un ambiente líquido y con una concentración natural de moléculas a temperaturas alrededor de 36 ° C. "El siguiente paso ahora será no solo estudiar ARN individuales, sino cientos de ellos, para identificar las diferencias biológicamente importantes en sus tasas de replegamiento, "dice Boris Fürtig del grupo de investigación de Schwalbe.