El ADN de doble hebra debe desenredarse en hebras simples durante la replicación o reparación para permitir que las moléculas funcionales se unan y realicen sus diversas operaciones. Las proteínas celulares se unen específicamente al ADN monocatenario para evitar su recombinación prematura. Desafortunadamente, Los estudios detallados de estas interacciones ADN-proteína se han visto obstaculizados por la necesidad de instrumentación costosa y técnicas de etiquetado que requieren mucho tiempo. Yen Nee Tan del Instituto A * STAR de Investigación e Ingeniería de Materiales y sus colaboradores1 han desarrollado un método conveniente para caracterizar las interacciones entre el ADN monocatenario y sus proteínas de unión.

Los investigadores utilizaron las propiedades ópticas de las nanopartículas de oro para probar el mecanismo de unión entre proteínas y ADN. Cuando las nanopartículas estaban bien dispersas en solución, dieron un color rojo brillante, pero cuando se agregan, la solución cambió a azul. Tan y sus colaboradores descubrieron que cuando el ADN monocatenario y su proteína de unión estaban presentes en la solución, junto con una sal que estimula la agregación de nanopartículas, el ADN permaneció de color rojo, indicando que los complejos de ADN-proteína se habían unido a las nanopartículas a través de fuerzas de estabilización electrostérica. A diferencia de, cuando la proteína o el ADN monocatenario se introdujo solo en la solución salina, hubo un cambio mayor al color azul grisáceo, indicando agregación de nanopartículas (ver imagen).

“El mayor desafío en este trabajo fue determinar las condiciones óptimas para que el ADN monocatenario se una a su proteína de unión para formar complejos que confieran la mayor estabilidad a las nanopartículas de oro de la agregación inducida por sales, ”Dice Tan.

Los investigadores atribuyen la unión de las nanopartículas y los complejos ADN-proteína a la presencia de grupos que contienen azufre en la proteína, que se sabe que crean fuertes lazos con el oro. Las moléculas de proteína solas son más pequeñas en tamaño molecular que los complejos de proteína-ADN, conduciendo a una estabilización estérica menos eficaz de las nanopartículas.

Tan y sus colaboradores demostraron que había una longitud mínima de secuencia de ADN bajo la cual podía operar el mecanismo de adhesión proteína-ADN de unión. Descubrieron que la proteína de unión tenía preferencia por unirse a unidades químicas específicas (bases) que componen el ADN, y pudieron detectar variaciones en la secuencia de ADN, llamados polimorfismos de un solo nucleótido (SNP), incluso en los extremos de la molécula que son difíciles de identificar. El ADN de doble hebra con SNP no puede unirse tan estrechamente. Por tanto, la proteína de unión puede unirse al ADN monocatenario disociado para formar complejos proteína-ADN, ofreciendo sitios a los que se pueden adherir nanopartículas de oro.

“Planeamos desarrollar aún más este ensayo en un ensayo de genotipado sin complicaciones para detectar SNP en muestras biológicas reales que contienen ADN genómico largo, ”Dice Tan.