Seguimiento de moléculas a velocidad turbo
Un método para acelerar la observación de procesos microbiológicos de alto rendimiento
La observación de microorganismos y sus componentes celulares es clave para comprender los procesos fundamentales que tienen lugar en el interior de las células y, por tanto, para desarrollar nuevos tratamientos médicos. Microbiólogos y biofísicos de la Universidad de Bonn han desarrollado un método que acelera cinco veces el proceso de observación de moléculas, lo que permite comprender funciones celulares hasta ahora desconocidas. Los resultados se publican en Nature Methods.
Si nuestra piel pasa demasiado tiempo expuesta a los rayos UV, por ejemplo del sol, puede provocar mutaciones en nuestro ADN, lo que potencialmente puede desembocar en cáncer. Sin embargo, el cuerpo humano tiene un mecanismo de defensa que puede desplegar. "Los daños en nuestro ADN activan moléculas que lo reparan rápidamente, idealmente antes de que la célula se divida y el daño se propague", explica Koen Martens, del Instituto de Microbiología y Biotecnología de la Universidad de Bonn. Sin embargo, nadie sabe exactamente a qué velocidad funciona esta función de reparación celular, algo que Martens quiere averiguar ahora.
Sin embargo, es más fácil decirlo que hacerlo, ya que los métodos utilizados hasta la fecha no son lo suficientemente potentes como para rastrear moléculas individuales con precisión. "El seguimiento de partículas individuales consiste en marcar la molécula con luz fluorescente, convirtiéndola en una especie de bombilla", explica Koen Martens. "A continuación tomamos cientos de fotos por segundo con un microscopio de alta resolución. Nuestra 'bombilla' ilumina la molécula en la oscuridad de la célula, lo que nos permite observarla y seguir su movimiento a lo largo del tiempo. Esto nos permite medir su difusión y cómo interactúa con otros componentes celulares". Observando los huecos entre moléculas y las distancias recorridas por una sola molécula de una fotografía a otra, los investigadores pueden saber si las partículas se mueven libremente dentro de la célula o interactúan con otras moléculas. En lo que respecta a la reparación del ADN, esto indica cuándo las enzimas están realizando su trabajo de reparación -es decir, cuándo están interactuando con el ADN- y cuándo están "ociosas", es decir, difundiéndose libremente por el interior de la célula.
Sin embargo, el método tiene un inconveniente: "Es difícil seguir varias moléculas al mismo tiempo", explica Martens. "Cuando sus trayectorias se cruzan o están demasiado cerca, se produce la fusión de dos bombillas. Entonces es imposible identificar sus movimientos". Hasta ahora, por tanto, los microbiólogos han tenido que estudiar las moléculas una tras otra en un proceso que lleva demasiado tiempo para observar las moléculas reparadoras del ADN "en funcionamiento". De hecho, el seguimiento de una sola partícula lleva actualmente más tiempo que el propio proceso de reparación.
Para resolver el problema, Koen Martens ha creado un programa informático que acelera el proceso de alto rendimiento. TARDIS (abreviatura de "análisis temporal de distancias relativas") ejecuta un análisis global de las distancias entre localizaciones, es decir, las posiciones de la molécula en las fotografías individuales, con desfases temporales crecientes. En lugar de centrarse en puntos individuales como antes, examina toda la secuencia de movimientos dentro de la célula y, por tanto, escudriña todas las moléculas simultáneamente. "TARDIS hace que el proceso de medición sea al menos cinco veces más rápido, sin pérdida de información", afirma Martens satisfecho.
Esto significa que ahora puede dedicar su atención a la parte restante de su proyecto de investigación, utilizando TARDIS para estudiar con más detalle los procesos implicados en la reparación del ADN. "Me interesa especialmente investigar lo fácil o difícil que es reparar ciertos tipos de daños y lo mucho que se daña el ADN con una dosis específica de radiación UV o de sustancias químicas".
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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