La "nariz" química olfatea diferencias críticas en las estructuras del ADN
La innovación en la detección podría mejorar el desarrollo de fármacos y la investigación del cáncer
Los pequeños cambios en la estructura del ADN se han relacionado con el cáncer de mama y otras enfermedades, pero han sido extremadamente difíciles de detectar, hasta ahora.
Ilustración de la "nariz" química que detecta una estructura G-cuadruplex.
Richard Hooley/UCR
Utilizando lo que describen como una "nariz química", los químicos de la Universidad de California en Riverside son capaces de "oler" cuando los trozos de ADN se pliegan de forma inusual. Su trabajo de diseño y demostración de este sistema se ha publicado en la revista Nature Chemistry.
"Si una secuencia de ADN se pliega, podría impedir la transcripción de un gen vinculado a ese trozo concreto de ADN", afirma el autor del estudio y profesor de química de la UCR, Wenwan Zhong. "En otras palabras, esto podría tener un efecto positivo al silenciar un gen con el potencial de causar cáncer o promover tumores".
Por el contrario, el plegado del ADN también podría tener un efecto negativo.
"Los pliegues del ADN podrían impedir que se produzcan proteínas virales para minimizar la respuesta inmunitaria", dijo Zhong.
El estudio de cómo estos pliegues podrían afectar a los seres vivos, ya sea positiva o negativamente, requiere primero que los científicos detecten su presencia. Para ello, el profesor de química orgánica de la UCR Richard Hooley y sus colegas modificaron un concepto que ya se había utilizado para detectar otras cosas, como los componentes químicos de las distintas añadas de vino.
Los productos químicos del sistema podrían diseñarse para buscar casi cualquier tipo de molécula objetivo. Sin embargo, tal y como se utiliza habitualmente la "nariz", no podía detectar el ADN. Sólo cuando el grupo de Hooley añadió componentes adicionales no estándar, la nariz pudo olfatear su objetivo de ADN.
"Los humanos detectan los olores inhalando aire que contiene moléculas olorosas que se unen a múltiples receptores dentro de la nariz", explicó Hooley. "Nuestro sistema es comparable porque tenemos múltiples receptores capaces de interactuar con los pliegues de ADN que buscamos".
La nariz química se compone de tres partes: moléculas huésped, moléculas fluorescentes invitadas y ADN, que es el objetivo. Cuando los pliegues deseados están presentes, el huésped brilla, alertando a los científicos de su presencia en una muestra.
El ADN está formado por cuatro ácidos nucleicos: guanina, adenina, citosina y timina. La mayoría de las veces, estos ácidos forman una estructura de doble hélice que se asemeja a una escalera. Las regiones ricas en guanina a veces se pliegan de forma diferente, creando lo que se denomina un cuadruplex G.
Las partes del genoma que forman estas estructuras cuadruplex son extremadamente complejas, aunque los investigadores de la UC Riverside han descubierto que sus pliegues son conocidos por regular la expresión de los genes, y desempeñan un papel clave en el mantenimiento de la salud de las células.
Para este experimento, los investigadores querían demostrar que podían detectar un tipo específico de cuádruplex compuesto por cuatro guaninas. Una vez hecho esto, Zhong dijo que el equipo de investigación tratará de aprovechar su éxito.
"Ahora creemos que podemos hacer más", dijo. "Hay otras estructuras tridimensionales en el ADN, y queremos entenderlas también".
Los investigadores examinarán cómo las fuerzas que dañan el ADN afectan a las formas de plegado. También estudiarán el plegamiento del ARN, ya que éste desempeña importantes funciones en la célula.
"El ARN tiene estructuras aún más complejas que el ADN y es más difícil de analizar, pero entender su estructura tiene un gran potencial para la investigación de enfermedades", dijo Zhong.
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