Investigación publicada esta semana en JACS ( Revista de la Sociedad Química Estadounidense ) muestra la translocación continua y controlada de un polímero de ADN monocatenario (ADNss) a través de un nanoporo de proteína por una enzima ADN polimerasa. El artículo de investigadores de la Universidad de California Santa Cruz (UCSC) proporciona la base para un motor molecular, un componente esencial de la secuenciación de cadenas utilizando nanoporos. Los investigadores de UCSC están colaborando con la empresa británica Oxford Nanopore Technologies, desarrolladores de una tecnología de secuenciación de ADN de nanoporos.
La nueva investigación avanza en trabajos anteriores que muestran que el ADN podría moverse a través de un nanoporo utilizando una polimerasa. El movimiento del ADN en el estudio anterior fue realizado por una serie de polimerasas y requirió componentes electrónicos complejos para su control. Las mejoras observadas en el artículo de JACS incluyen técnicas para permitir el movimiento continuo del ssDNA, dando una señal ininterrumpida a medida que la hebra se movía a través del nanoporo en tiempo real. La construcción enzima-nanoporo era activa y medible en un campo electrónico constante sin componentes electrónicos complejos.
El inicio controlado del procesamiento de la polimerasa en el sitio del complejo nanoporo-enzima permitió la medición secuencial de múltiples moléculas de ssDNA utilizando una única configuración experimental. Además, la polimerasa exhibió una unión tenaz con el polímero de ADN, a diferencia de las enzimas anteriores investigadas en condiciones similares. Estos resultados demuestran que las cualidades de la ADN polimerasa phi29 son acordes con una tecnología de secuenciación de cadenas.
En el método de 'secuenciación de cadenas' de secuenciación de ADN de nanoporos, se mide la corriente iónica a través de un nanoporo de proteína y se utilizan las interrupciones de la corriente para identificar las bases en un polímero de ssDNA en secuencia, ya que transloca el poro. Dos desafíos clave para este método son:diseñar un nanoporo para permitir la identificación de bases individuales cuando un polímero de ssDNA atraviesa el poro y un mecanismo para controlar la translocación de ssDNA a una velocidad constante y adecuada para permitir la identificación de bases a través de mediciones electrónicas. Las técnicas de translocación descritas en este artículo son compatibles con la tecnología de identificación de base que se realiza en los laboratorios de Oxford Nanopore Technologies y sus colaboradores.
"Este trabajo con la polimerasa phi29 nos ha permitido realizar importantes avances en un elemento clave de la secuenciación de cadenas de ADN, "dijo el profesor investigador Mark Akeson de la Universidad de California, Santa Cruz. "Si bien el trabajo anterior mostró que el control de la translocación era posible en teoría, este trabajo muestra que el control de la translocación del ADN se puede lograr en condiciones que son compatibles con una tecnología de secuenciación electrónica. Esperamos una mayor colaboración con Oxford Nanopore para realizar esta investigación ".
"El método de 'secuenciación de cadenas' de secuenciación de ADN utilizando un nanoporo se ha estudiado durante muchos años, pero este artículo muestra por primera vez que el ADN puede ser translocado por una enzima usando métodos que son consistentes con una tecnología electrónica de alto rendimiento, "dijo el Dr. Gordon Sanghera, CEO de Oxford Nanopore. "Estamos entusiasmados con este trabajo y su potencial cuando se combina con desarrollos recientes adicionales en la identificación de bases de ADN en cadenas de ADN, el otro elemento crítico para la secuenciación de cadenas ".
