Los científicos han descubierto que las estructuras de ADN a largo plazo intercambiadas por los nodos son en realidad otra cosa.
Dentro de las células, ADN Está entrelazado, copiado y separado. El giro puede influir en la forma en que funcionan los genes, influyendo en los que están y cuándo. Estudiar cómo el ADN responde al estrés puede ayudar a los científicos a comprender mejor cómo se controlan los genes, cómo se organiza la molécula y cómo los problemas con estos procesos podrían contribuir a las enfermedades.
Durante años, los investigadores han usado nanopori, agujeros pequeños lo suficientemente grandes como para deslizar un solo filamento de ADN, para leer secuencias de ADN de manera rápida y económica. Estos sistemas funcionan midiendo la corriente eléctrica que fluye a través del nanoporo. Cuando pasa una molécula de ADN, interrumpe la actual de una manera distinta que corresponde a cada una de las cuatro «letras» que componen el código de ADN: A, T, C y G.
Las desaceleraciones o los picos inesperados en esta señal a menudo se han interpretado como nodos en el ADN. Pero ahora, un nuevo estudio publicado el 12 de agosto en la revista Revisión de la física x Descubre que estos cambios de señal también pueden significar plectonemi, que son bobinas naturales que se forman cuando el ADN se pone bajo estrés.
«The Knots y Plectonemi pueden parecer muy similares en las señales de Nanopori», el autor del estudio principal Llave de UlrichDijo la ciencia en vivo en la ciencia en vivo. «Pero provienen de mecanismos físicos muy diferentes. Los nudos son como enredos estrechos; los plectonemi son más similares a los resortes espirales, formados por la pareja».
Para estudiar estas bobinas, los investigadores han aprobado un filamento de ADN a través de un nanoporo en forma de cono en una solución salada con un pH alto. La solución contribuyó a crear un flujo electroosmótico, lo que significa que el ADN comenzó a girar al ingresar al poro. El movimiento generó una fuerza de torsión bastante fuerte o una pareja, que rodó el ADN, explicó Keyser.
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Keyser y su equipo también han aplicado un voltaje eléctrico a través del nanoporo para ayudar a guiar el ADN y medir las variaciones de la corriente eléctrica.
«En este tipo de sistemas en Nanoscala, todo es una fricción muy alta, por lo que el ADN se mueve casi como si estuviera nadando a través de la miel», dijo Keyser. «Es un ambiente muy viscoso, por lo tanto, las fuerzas relativamente altas empujan el ADN a esta motocicleta de motocicleta».
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Los investigadores analizaron miles de estos eventos. Si bien algunos nudos aún han aparecido en el experimento, tendieron a ser más pequeños, alrededor de 140 nanómetros, mientras que los Plectonemi eran de aproximadamente 2,100 nanómetros. Con el aumento en la tensión aplicada al sistema, los Plectonemi se han vuelto más comunes debido a un par más fuerte.
Para probar aún más cómo la torsión afecta el comportamiento del ADN, los investigadores introdujeron pequeños descansos, llamados nicks, en un hilo de la hélice de doble ADN. Estas muescas han permitido que el ADN gire más fácilmente y libere la tensión construida, lo que, a su vez, causó la formación de menos plectonemi. Esto confirmó que el estrés torsional es un motor clave de la formación de estas estructuras.
«Cuando verificamos la capacidad de la molécula para rotar, podríamos cambiar la frecuencia con la que apareció Plectonemi», dijo Keyser.
Aunque los nanopores son muy diferentes de las células vivas, estos tipos de plectonemi también pueden formarse durante procesos como la transcripción y la replicación del ADN. La transcripción describe cuando el código de ADN es copiado por otra molécula, llamada ARNy enviado a la celda. La respuesta describe cuando la molécula de ADN se replica en su totalidad, que ocurre cuando una célula se divide, por ejemplo.
«Creo que retorcerse en las moléculas en realidad puede dar lugar a la formación de i-motor e G-quadruplex«Keyser dijo que la ciencia viva, dando los nombres de dos tipos específicos de nodos observados en el ADN. Entonces, lo que encontraron en su estudio de laboratorio probablemente tengan implicaciones para las células vivas, explicó.
Keyser y su equipo estudiaron cómo se forman Plectonemi y otras estructuras de ADN durante los procesos naturales, como la transcripción. En trabajo anteriorHan explorado cómo el estrés torsional afecta la replicación del ADN. Nanopori brinda a los científicos una forma de leer no solo el ADN, sino también de ver cómo se comporta, este estudio subraya.
«Solo el hecho de que la molécula de ADN pueda apretar el poro, donde su rigidez debería ser mucho mayor que el diámetro de los poros, es bastante sorprendente», Slaven GarajLive Live Science dijo en la Universidad Nacional de Singapur, que no era parte del estudio. «Hay 10, 50, incluso 100 veces más rígidos que el tamaño de los poros. Sin embargo, se pliega y pasa».
Garaj estaba entusiasmado con los resultados. En el futuro, «podríamos separar el giro inducido por Nanopori de la torsión que ya había estado en el ADN. Esto podría permitirnos explorar el supervocatural natural de nuevas maneras», agregó. Sería importante comprender cómo las bobinas y los nudos controlan la actividad del gen.
