Un nuevo y revolucionario método permite manipular la forma y el empaquetamiento del ADN
El método abre nuevas vías de exploración en biología molecular, nanotecnología y otros campos.
Una célula humana alberga aproximadamente 2 metros de ADN, que contiene la información genética esencial de un individuo. Si desenrolláramos y estiráramos todo el ADN contenido en una sola persona, abarcaría una distancia asombrosa, suficiente para llegar al sol y volver 60 veces. Para gestionar un volumen tan asombroso de información biológica, la célula compacta su ADN en cromosomas estrechamente empaquetados.
Plegado de dsADN mediado por tríplex, a) Una secuencia de dsADN que contiene dominios formadores de tríplex (coloreados) es plegada por cuatro hebras TFO, es decir, ADN monocatenario que actúa como grapas, en una estructura de horquilla b) Imágenes de dos estructuras de horquilla realizadas con microscopía de fuerza atómica (AFM). c) Estructura en forma de S formada a partir de un ADN de polipirina. d) Ensamblaje de un gran origami TFO parecido a una estructura floral en maceta a partir de un trozo de ADN bicatenario de 9000 bases de longitud. Barra de escala = 100 nm
Gothelf Lab, Aarhus University
"Imaginemos el ADN como un trozo de papel en el que está escrita toda nuestra información genética". dice Minke A.D. Nijenhuis, coautora del artículo. "El papel está doblado en una estructura muy apretada para que quepa toda esa información en un pequeño núcleo celular. Sin embargo, para leer la información, hay que desplegar y volver a plegar partes del papel. Esta organización espacial de nuestro código genético es un mecanismo central de la vida. Por eso quisimos crear una metodología que permitiera a los investigadores diseñar y estudiar la compactación del ADN de doble cadena".
La estructura de triple hélice proporciona protección y compactación
El ADN natural suele ser de doble cadena: una cadena para codificar los genes y otra de reserva, entrelazadas en una doble hélice. La doble hélice se estabiliza gracias a las interacciones Watson-Crick, que permiten a las dos hebras reconocerse y emparejarse entre sí. Sin embargo, existe otro tipo de interacciones menos conocidas entre el ADN. Las llamadas interacciones Hoogsteen normales o inversas permiten que se una una una tercera cadena, formando una hermosa triple hélice.
En un trabajo reciente, publicado en Advanced Materials, investigadores del laboratorio Gothelf estrenan un método general para organizar el ADN de doble cadena, basado en las interacciones Hoogsteen. El estudio demuestra sin ambigüedades que las hebras formadoras de triplex son capaces de doblar o "plegar" bruscamente el ADN de doble cadena para crear estructuras compactas. El aspecto de estas estructuras varía desde formas bidimensionales huecas hasta densas construcciones tridimensionales y todo lo que hay en medio, incluida una estructura parecida a una flor en maceta. Gothelf y sus colaboradores han bautizado su método como origami triplex.
Con el origami triplex, los científicos pueden lograr un nivel de control artificial sobre la forma del ADN de doble cadena que antes era inimaginable, abriendo así nuevas vías de exploración. Recientemente se ha sugerido que la formación de tríplex desempeña un papel en la compactación natural del ADN genético, y el estudio actual puede ofrecer una visión de este proceso biológico fundamental.
Potencial en terapia génica y más allá
El trabajo también demuestra que la formación de triplex mediada por Hoogsteen protege al ADN de la degradación enzimática. De ahí que la capacidad de compactar y proteger el ADN con el método del origami triplex pueda tener grandes implicaciones para la terapia génica, en la que las células enfermas se reparan codificando una función que les falta en un trozo entregable de ADN de doble cadena.
Esta maravilla biológica de la secuencia y la estructura del ADN también se ha aplicado a la ingeniería de materiales a nanoescala, con aplicaciones terapéuticas, diagnósticas y en muchos otros campos. "Durante las últimas cuatro décadas, la nanotecnología del ADN se ha basado casi exclusivamente en las interacciones de las bases Watson-Crick para emparejar hebras individuales de ADN y organizarlas en nanoestructuras a medida". afirma el profesor Kurt V. Gothelf. "Ahora sabemos que las interacciones Hoogsteen tienen el mismo potencial para organizar ADN de doble cadena, lo que supone una importante ampliación conceptual para este campo".
Gothelf y sus colaboradores demostraron que el plegamiento mediado por Hoogsteen es compatible con los métodos más avanzados basados en Watson-Crick. Sin embargo, debido a la rigidez comparativa del ADN de doble cadena, las estructuras de origami triplex requieren menos materiales de partida. Esto permite formar estructuras más grandes a un coste significativamente menor.
El nuevo método tiene la limitación de que la formación de tríplex suele requerir largos tramos de bases de purina dentro del ADN de doble cadena, por lo que los investigadores han utilizado secuencias de ADN artificiales, en lugar de ADN genético natural. Sin embargo, en el futuro trabajarán para superar esta limitación.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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