Las imágenes de mayor resolución de una sola molécula de ADN jamás capturadas muestran átomos «bailando» mientras giran y se retuercen.

Investigadores de las universidades de Sheffield, Leeds y York combinaron microscopía atómica avanzada con simulaciones de supercomputadora para crear videos de las moléculas.

La resolución combinada con las simulaciones permitió al equipo mapear y observar el movimiento y la posición de cada átomo dentro de una sola hebra de ADN, en un detalle sin precedentes que podría ayudar a acelerar el desarrollo de nuevas terapias genéticas, según el equipo británico detrás del estudio.

Anteriormente, los científicos solo podían ver estas moléculas utilizando microscopios que se limitaban a tomar imágenes estáticas. El video logrado por los investigadores británicos, empero, revela el movimiento de los átomos.

Las imágenes son tan asombrosas que es posible ver la icónica estructura de doble hélice; pero cuando se combinaron con las simulaciones, se reveló la posición de cada átomo en el ADN y cómo se retuerce.

Cada célula humana contiene dos metros de ADN, y para caber dentro de nuestras células ha evolucionado para girar y enrollarse. Eso significa que este ADN bucleado está en todas partes del genoma, formando estructuras retorcidas que muestran un comportamiento más dinámico que sus contrapartes relajadas.

Compañera de baile

El equipo analizó los minicírculos de ADN, que son especiales porque la molécula está unida en ambos extremos para formar un bucle. Esto permitió a los investigadores darle a los minicírculos de ADN un giro adicional, haciendo que el ADN baile más vigorosamente.

Cuando los investigadores tomaron imágenes de ADN relajado, sin ningún giro, vieron que hacía muy poco. Sin embargo, cuando le dieron al ADN un giro adicional, de repente se volvió mucho más dinámico y se pudo ver que adoptaba algunas formas muy exóticas.

Se descubrió que estos exóticos movimientos de baile son la clave para encontrar compañeros de unión para el ADN, ya que cuando adoptan una gama más amplia de formas, una mayor variedad de otras moléculas lo encuentran atractivo.

Terapias génicas

Investigaciones anteriores de Stanford sugirieron que los minicírculos de ADN son indicadores potenciales de la salud y el envejecimiento y pueden actuar como marcadores tempranos de enfermedad.

Como los minicírculos de ADN pueden torcerse y doblarse, también pueden volverse muy compactos. Ser capaces de estudiarlos con tanto detalle podría acelerar el desarrollo de nuevas terapias génicas al conocer cómo los círculos de ADN retorcidos y compactados pueden abrirse camino hacia las células.

Diversidad estructural y dinámica en minicírculos de ADN superenrollado.

La Dra. Alice Pyne, profesora de Polímeros y Materia Blanda en la Universidad de Sheffield, quien capturó las imágenes, dijo: «Ver para creer, pero con algo tan pequeño como el ADN, ver la estructura helicoidal de toda la molécula de ADN fue extremadamente desafiante. Los videos que hemos desarrollado nos permitieron observar la torsión del ADN con un nivel de detalle nunca antes visto».

Como es arriba…

«Las imágenes muestran lo arrugadas, burbujeadas, retorcidas, desnaturalizadas y extrañas que son estas estructuras que esperamos poder controlar algún día», comentó la profesora Lynn Zechiedrich del Baylor College of Medicine en Houston Texas, EE.UU., quien hizo los minicírculos de ADN utilizados en el estudio

Por otra parte, la Dra. Sarah Harris de la Universidad de Leeds, quien supervisó la investigación, dijo que el trabajo muestra que las leyes de la física se aplican tanto al ADN en bucle diminuto como a las partículas subatómicas y galaxias enteras.

«Podemos usar supercomputadoras para comprender la física del ADN retorcido. Esto debería ayudar a los investigadores a diseñar minicírculos personalizados para futuras terapias».

El estudio, que combina microscopía de fuerza atómica de alta resolución con simulaciones de dinámica molecular, revela que el superenrollamiento del ADN induce torceduras y defectos que mejoran la flexibilidad y el reconocimiento.

Fuente: DM. Edición: MP.

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