Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han utilizado modelos computacionales para arrojar luz sobre cómo las nanopartículas de oro cargadas influyen en la estructura del ADN y el ARN, lo que puede conducir a nuevas técnicas para manipular estos materiales genéticos.

El trabajo es prometedor para el desarrollo de aplicaciones que puedan almacenar y transportar información genética, cree andamios personalizados para bioelectrónica y cree nuevas tecnologías de administración de fármacos.

"En naturaleza, metros de ADN están empaquetados firmemente en cada célula viva, "dice Jessica Nash, un doctorado estudiante de NC State y autor principal de un artículo sobre el trabajo. "Esto es posible porque el ADN está envuelto firmemente alrededor de una proteína cargada positivamente llamada histona. Nos gustaría poder dar forma al ADN usando un enfoque similar que reemplace la histona con una nanopartícula de oro cargada. Por lo tanto, usamos técnicas computacionales para determinar exactamente cómo las diferentes cargas influyen en la curvatura de los ácidos nucleicos:ADN y ARN ".

En su modelo, los investigadores manipularon la carga de las nanopartículas de oro añadiendo o eliminando ligandos cargados positivamente, moléculas orgánicas adheridas a la superficie de la nanopartícula. Esto les permitió determinar cómo respondía el ácido nucleico a cada nivel de carga. Una animación de una nanopartícula y ligandos que dan forma a una hebra de ADN está disponible en www.youtube.com/watch?v=kNpvPy… bmc &feature =youtu.be.

"Esto permitirá a los investigadores saber qué esperar:cuánta carga necesitan para obtener la curvatura deseada en el ácido nucleico, "dice Yaroslava Yingling, profesor asociado de ciencia e ingeniería de materiales en NC State y autor correspondiente del artículo.

"Usamos ligandos en el modelo, pero hay otras formas de manipular la carga de las nanopartículas, "dice Abhishek Singh, investigador postdoctoral en NC State y coautor del artículo. "Por ejemplo, si las nanopartículas y el ácido nucleico están en solución, puede cambiar la carga cambiando el pH de la solución ".

El trabajo también es significativo porque destaca lo lejos que ha llegado la investigación computacional en la ciencia de los materiales.

"Nuestros modelos a gran escala representan cada átomo involucrado en el proceso, "dice Nan Li, un doctorado estudiante de NC State y coautor del artículo. "Este es un ejemplo de cómo podemos usar hardware computacional avanzado, como las GPU, o unidades de procesamiento de gráficos, desarrolladas para su uso en videojuegos, para realizar simulaciones científicas de última generación ".

El equipo de investigación ahora se basa en estos hallazgos para diseñar nuevas nanopartículas con diferentes formas y químicas de superficie para obtener aún más control sobre la forma y estructura de los ácidos nucleicos.

"Nadie se ha acercado a igualar la eficiencia de la naturaleza cuando se trata de envolver y desenvolver ácidos nucleicos, "Dice Yingling." Estamos tratando de mejorar nuestra comprensión de cómo funciona eso precisamente ".