No es fácil conducir largas cadenas de moléculas, como el ADN, a través de un "nanoporo" (un poro que tiene apenas unas millonésimas de milímetro de ancho) porque tienden a enredarse. Una simulación realizada por un grupo internacional de científicos, entre los que se encuentran investigadores del SISSA, ha sugerido una solución:es mejor "tirar" suavemente sin aplicar demasiada fuerza, de lo contrario, la molécula podría detenerse debido a una fricción excesiva. Esa es una observación importante para crear métodos innovadores de secuenciación de ADN.

A medida que avanza la nanotecnología, se vuelve cada vez más importante conocer en detalle la dinámica del nano-mundo (el mundo a la escala de una millonésima de milímetro). Lo que sucede, por ejemplo, cuando intentamos impulsar un polielectrolito (una larga cadena de moléculas cargadas eléctricamente, como el ADN) a través de un nanoporo si los nudos hacen que el proceso de translocación se atasque? No es una pregunta sin sentido porque ahora un nuevo método de secuenciación de ADN para analizar electroquímicamente cada hebra individual conduciéndola a través de un nanoporo, esta en desarrollo. Dado que esas hebras tienden a enredarse si son muy largas, Angelo Rosa de la Escuela Internacional de Estudios Avanzados y sus colegas se propusieron estudiar teóricamente la dinámica de esta translocación, realizando una simulación.

El modelo elegido por los científicos ha demostrado que el atasco no se debe a la mera presencia del nudo, sino por la relación entre la fricción y la fuerza aplicada para empujar la molécula hacia el espacio. "El resultado no es tan obvio si se compara con lo que sucede a nivel macro, "explicó Cristian Micheletti, investigador del SISSA y uno de los autores del artículo publicado en Cartas de revisión física . "Los nudos introducen una fricción efectiva que aumenta con la fuerza aplicada y tira del polímero hacia el otro lado del nanoporo. La translocación solo se detiene por encima de una fuerza umbral".

"Según lo que observamos en la simulación, para evitar la obstrucción del poro y detener la translocación, la fuerza aplicada debe ser controlada, sin tirar demasiado ”explicó Rosa.

Este estudio es solo un primer paso. Para obtener detalles cuantitativos sobre este proceso (qué es este umbral y cómo se debe medir la fuerza para maximizar la efectividad de este método de secuenciación) se necesitarán exámenes más profundos tanto a nivel teórico (el modelo desarrollado por Rosa, Di Ventra y Micheletti es mesoscópico, no atomístico) y a nivel experimental.

Más en detalle ...

La nano-secuenciación es una técnica innovadora, una alternativa a los métodos más tradicionales como PCA. Este método implica separar las dos cadenas de nucleobase que forman la doble hélice del ADN y analizarlas una por una. Cada hebra pasa a través de un nanoporo a medida que se registran las variaciones eléctricas en la translocación. Se trata de un método electroquímico:las alteraciones en el campo eléctrico dan información sobre la composición química de la molécula impulsada a través del poro y así se reconstruye la composición. Hasta ahora, este método ha dado buenos resultados con fragmentos cortos de ADN, si bien se han encontrado dificultades para los más largos, por los nudos. Por eso estudios como Rosa, Di Ventra y Micheletti's son un paso importante para aumentar su eficiencia.