Las macromoléculas se pliegan y despliegan regularmente dentro de las células. Sus diversas estructuras tridimensionales ayudan a determinar sus funciones. Comprender el plegamiento de moléculas puede arrojar luz sobre procesos físicos complejos que pueden influir en las enfermedades, cánceres y alergias.

Los G-cuadruplex son grupos de ácidos nucleicos de guanina, las 'G en la secuencia de ADN, que forman formas específicas que parecen futuristas, Edificios de oficinas de tres pisos. Fueron descartados durante mucho tiempo por no tener una función biológica, pero ahora se cree que ayudan a regular la expresión génica, incluso para enfermedades. Comprender los procesos físicos que experimentan estos compuestos cuando se pliegan en espacios muy reducidos puede algún día ayudar a desarrollar tratamientos farmacológicos que se dirijan a ellos.

Llevar a cabo experimentos para aprender sobre el proceso de plegado en áreas confinadas es extremadamente desafiante porque es fácil perturbar no solo la molécula objetivo, que tiene solo unos pocos nanómetros de largo, sino también la infraestructura circundante, que es solo una fracción más grande.

Un equipo dirigido por Hiroshi Sugiyama y Masayuki Endo del Instituto de Ciencias Integradas de Materiales Células (iCeMS) de la Universidad de Kioto, en colaboración con el equipo de la Universidad Estatal de Kent, diseñó estructuras y un sistema experimental que manipula con éxito G-quadruplex dentro de nanocajas. que también están hechos de ADN. El equipo midió cómo los espacios de diferentes tamaños afectan la estabilidad termodinámica y la cinética de despliegue y plegado de estas moléculas.

"Bajo el nanoespacio confinado, las estructuras G-quadruplex revelaron una cinética de plegado rápido sin precedentes con una mayor estabilidad mecánica y termodinámica, que apoyaron directamente predicciones teóricas, "concluyen los investigadores en su estudio publicado recientemente en la revista Nanotecnología de la naturaleza .

Los investigadores construyeron nanojaulas en forma de rectángulo a partir de ADN que envolvieron alrededor de una molécula G-quadruplex. Las cuerdas hechas de más ADN unieron la molécula a dos perlas. Las cuentas controlado por láseres conocidos como pinzas ópticas, ejerció fuerza sobre la molécula. Esto provocó que la molécula se desplegara y luego se replegara. No hubo interferencia entre la nanojaula y el objetivo, porque ambos tienen cargas negativas y se repelen como imanes.

El equipo construyó pequeños nanojaulas medianas y grandes. Las moléculas se desplegaron y replegaron 100 veces más rápido en las nanocajas pequeñas y medianas en comparación con las moléculas sin nanocajas.

Los hallazgos apoyan las predicciones hechas por otros investigadores en el campo, pero esta es la primera demostración sin interacción entre la molécula y la jaula. Los investigadores anticipan que el método se puede aplicar para la observación de otras biomoléculas, como las proteínas, utilizando nanocajas diseñadas con mayor precisión.