Un enfoque diferente para analizar el movimiento de las moléculas en difusión ha ayudado a anular la suposición de larga data de que las moléculas de ADN se mueven al azar. Los investigadores de KAUST revelan por primera vez que las moléculas de ADN no se mueven por un movimiento browniano aleatorio, sino por una caminata no aleatoria relacionada con la dinámica de los polímeros de una manera que conserva las características brownianas generales.

"El movimiento browniano es un proceso mediante el cual las moléculas se mueven aleatoriamente en un fluido al chocar con otras moléculas, "explicó el Dr. Maged Serag, investigador postdoctoral en Biociencias en KAUST. "En células vivas, El movimiento browniano permite que las moléculas se muevan rápida y eficientemente entre los orgánulos celulares e interactúen con otras moléculas ".

Durante muchas décadas, Los científicos han utilizado una prueba relativamente simple para determinar si la difusión molecular es browniana:cuando el desplazamiento cuadrático medio (MSD) de una población de moléculas aumenta linealmente con el tiempo. En un medio uniforme como agua pura, esto significa que una gota de solución salina se expandirá a una velocidad que hace que el MSD aumente linealmente con el tiempo.

El ADN se ajusta a este comportamiento de difusión a macroescala, por lo que se ha asumido que su movimiento es browniano como el de otras moléculas. Sin embargo, también se sabe que el ADN, siendo una molécula de polímero larga, se retuerce espontáneamente debido a fuerzas intramoleculares.

"La molécula de ADN puede verse como una cadena semiflexible, ", dijo Serag." Si seguimos su movimiento en escalas de tiempo cortas y en un espacio cercano a su tamaño, vemos un comportamiento de movimiento similar al de un gusano ".

Serag y su colega, el profesor asociado Satoshi Habuchi, se propusieron ver si este movimiento de contorsión podría afectar la difusión del ADN.

"Al Dr. Serag se le ocurrió una idea única para describir el movimiento de una molécula en función de la probabilidad de ocupar sitios de celosía en lugar de un desplazamiento cuadrático medio, ", dijo Habuchi." MSD ha sido el método estándar para detectar la desviación del movimiento browniano, pero no revela ningún movimiento no aleatorio de las moléculas de ADN. Al utilizar este enfoque probabilístico en su lugar, pudimos detectar y cuantificar el movimiento oculto no aleatorio ".

Al desarrollar un nuevo marco teórico en el que el movimiento se modela de manera escalonada teniendo en cuenta la flexión molecular, Se descubrió que las moléculas de ADN se mueven de forma no aleatoria con una velocidad variada y una "pista" molecular de una manera que conserva con precisión el MSD lineal browniano.

"El resultado más importante de este estudio es que hemos demostrado que un MSD lineal no siempre indica un movimiento browniano subyacente, "explicó Habuchi." Con este nuevo marco teórico, podemos detectar el movimiento no aleatorio de moléculas individuales que no pueden ser capturadas por el análisis MSD convencional ".