Los polímeros son largos, moléculas en forma de cadena que están en todas partes en biología. El ADN y el ARN son polímeros formados por muchas copias consecutivas de nucleótidos acoplados entre sí. Cuando se transporta dentro o entre celdas, estos polímeros biológicos deben pasar a través de agujeros de tamaño nanométrico llamados "nanoporos".

Este proceso también es la base de un método de rápido desarrollo para analizar y secuenciar el ADN llamado detección de nanoporos.

El estudio, publicado en la revista Física de la naturaleza, muestra cómo el equipo dirigido por Cavendish desarrolló una nueva técnica similar a LEGO para ensamblar moléculas de ADN que tienen protuberancias que sobresalen en lugares específicos a lo largo de su longitud. Al pasar estas moléculas de ADN a través de un nanoporo y analizar los cambios simultáneos en el patrón de flujo de iones, los investigadores determinaron con gran precisión cómo cambia la velocidad del ADN a medida que avanza.

Los resultados experimentales revelaron un proceso de dos pasos en el que la velocidad del ADN inicialmente se ralentiza antes de acelerarse cerca del final de la translocación. Las simulaciones también demostraron este proceso de dos etapas y ayudaron a revelar que la física subyacente del proceso está determinada por la fricción cambiante entre el ADN y el fluido circundante.

"Nuestro método para ensamblar reglas de ADN molecular similares a LEGO ha brindado una nueva perspectiva del proceso de enhebrado de polímeros a través de orificios increíblemente pequeños de solo unos pocos nanómetros de tamaño, ", explicó el autor principal, el Dr. Nicholas Bell, del Laboratorio Cavendish de Cambridge." La combinación de experimentos y simulaciones ha revelado una imagen completa de la física subyacente de este proceso y ayudará al desarrollo de biosensores basados ​​en nanoporos. Es muy emocionante que ahora podamos medir y comprender estos procesos moleculares con un detalle tan minucioso ".

"Estos resultados ayudarán a mejorar la precisión de los sensores de nanoporos en sus diversas aplicaciones, por ejemplo, localizar secuencias específicas en el ADN con precisión nanométrica o detectar enfermedades de manera temprana con la detección de ARN objetivo, "dijo el autor principal Kaikai Chen.

"La resolución superior en el análisis de moléculas que pasan a través de nanoporos permitirá una decodificación de bajo error de la información digital almacenada en el ADN. Estamos explorando y mejorando la utilidad de los sensores de nanoporos para estas aplicaciones".