El conocimiento de cómo el ADN se pliega y se dobla podría ofrecer una nueva perspectiva sobre cómo se maneja dentro de las células y, al mismo tiempo, ayudar en el diseño de dispositivos a nanoescala basados en ADN. dice un ingeniero biomédico de la Universidad Texas A&M cuyo nuevo análisis de ADN basado en el movimiento proporciona una representación precisa de la flexibilidad de la molécula.
El modelo, que está arrojando nueva luz sobre las propiedades físicas del ADN, fue desarrollado por Wonmuk Hwang, profesor asociado en el Departamento de Ingeniería Biomédica de la universidad, y su Ph.D. estudiante Xiaojing Teng. Hwang utiliza la simulación por computadora y el análisis teórico para estudiar biomoléculas como el ADN que llevan a cabo funciones esenciales en el cuerpo humano. Su último modelo, que proporciona un análisis de ADN basado en el movimiento se detalla en la revista científica ACS Nano .
Además de albergar la información genética necesaria para construir y mantener un organismo, El ADN tiene algunas propiedades físicas increíblemente interesantes que lo hacen ideal para la construcción de nanodispositivos, Notas de Hwang. Por ejemplo, el ADN abarcado dentro del núcleo de una célula humana puede extenderse hasta cuatro pies cuando se estira, pero gracias a varios pliegues, curvas y giros, permanece en un espacio de no más de un micrón, una fracción del ancho de un cabello humano. El ADN también se puede programar para autoensamblar y desensamblar, haciéndolo utilizable para la construcción de dispositivos nanomecánicos.
Comprender sus propiedades físicas únicas es clave para desbloquear el potencial del ADN como herramienta de construcción, pero estudios previos, Hwang señala, han proporcionado información limitada sobre la flexibilidad del ADN. Esto se debe en gran parte a su dependencia de modelos estructurales estáticos de la molécula, Dice Hwang. A diferencia de esos estudios, El modelo de Hwang incorpora una simulación atomística para que se pueda analizar el movimiento térmico inherente del ADN. Hwang y su equipo pueden medir cómo se deforma la hebra de ADN durante este movimiento.
El concepto clave en el análisis, Hwang explica:se conoce como 'eje principal, 'que básicamente denota dónde una caña se puede doblar más fácilmente o dónde está más rígida. Por ejemplo, una regla se puede doblar más fácilmente cerca de su lado plano, mientras que es más difícil doblarla cerca de su borde delgado, él dice. Se puede observar un comportamiento similar para el ADN. Este análisis basado en movimiento, Hwang dice:ya ha dado lugar a algunos hallazgos clave y conocimientos biológicos sobre el ADN.
Por ejemplo, una cadena de doble hélice de ADN, Hwang señala, puede tener una flexibilidad variable en función de cómo se organizan las secuencias de nucleótidos en la cadena. Y lo que es más, El modelo de Hwang reveló que el ADN respondía de formas específicas a las fuerzas físicas, ya sea girando o doblando. Esta respuesta se puede ver cuando las proteínas se unen al ADN, Hwang explica. Cuando las proteínas se unen sin mucho costo energético, tienden a torcer el ADN, pero la unión de alta energía da como resultado una mayor flexión del ADN, Dice Hwang.
Estas reacciones de tamaño diminuto, Hwang señala, podría tener grandes implicaciones, particularmente cuando se trata de usar ADN como bloques de construcción moleculares para nanodispositivos, como sistemas de administración de fármacos y circuitos en dispositivos plasmónicos. Construir dispositivos increíblemente pequeños pero avanzados es uno de los principales objetivos de la nanotecnología, y hacerlo con ADN no es tan descabellado como parece. A lo largo de los últimos años, Los investigadores han utilizado el material genético para construir una serie de construcciones de tamaño nanométrico, dándole varias formas tridimensionales, como cajas que se pueden abrir y cerrar. El proceso, conocido como origami de ADN, está todavía en su relativa infancia, pero la información proporcionada por el modelo de Hwang podría ayudar a los investigadores a construir construcciones más avanzadas.
"Conducir un coche es una cosa, pero construirlo es otro; giras la llave y pisa el acelerador, y el automóvil se mueve:puede usarlo sin necesidad de saber qué está sucediendo dentro del automóvil, "Dice Hwang." Pero para realmente diseñar un mejor auto, debe tener conocimiento sobre las propiedades de sus componentes y cómo se combinan. Lo mismo ocurre con el ADN, ya que se sigue utilizando para construir estas nanoestructuras, y estamos proporcionando una hoja de especificaciones mecánicas a través de nuestro análisis ".
