Los primeros videoclips del caracol «ADN danzante» de los científicos

Los videos nos permiten ver cómo pequeños círculos de ADN adoptan movimientos de danza dentro de la célula desarrollados por investigadores de las universidades de Yorkshire.

Las instantáneas, desarrolladas por un equipo de científicos de las Universidades de York, Sheffield y Leeds, se basan en imágenes de alta resolución de una sola molécula de ADN jamás tomada. Han demostrado, con un detalle sin precedentes, cómo el estrés y las tensiones aplicadas al ADN cuando se apiñan en las células pueden cambiar su forma.

Microscopio

Anteriormente, los científicos solo podían ver el ADN utilizando microscopios que se limitaban a tomar imágenes fijas. Pero ahora el equipo de Yorkshire ha combinado la microscopía de fuerza atómica avanzada con simulaciones de supercomputadora para crear videos de moléculas de ADN retorcidas.

Las imágenes son tan detalladas que es posible ver la estructura de doble hélice del ADN, pero cuando se combinan con las simulaciones, los investigadores pudieron ver dónde está cada átomo en el ADN y cómo se retuerce y gira.

Cada célula humana contiene 2 metros de ADN. Para contener este ADN dentro de nuestras células, ha evolucionado para retorcerse, girar y retorcerse. Esto significa que el ADN loopy es omnipresente en el genoma, formando estructuras intrincadas que exhiben un comportamiento más dinámico que sus contrapartes en reposo.

El equipo examinó los microcircuitos de ADN, que son especiales porque la molécula está unida en ambos extremos para formar un bucle. Este bucle permitió a los investigadores dar a los circuitos pequeños de ADN un giro adicional adicional, haciendo que la danza del ADN sea más robusta.

Moviente

Cuando los investigadores fotografiaron el ADN relajado, sin fluctuaciones, vieron que hace poco. Sin embargo, cuando le dieron al ADN un nuevo giro, de repente se volvió más dinámico y se pudo ver adoptando algunas formas muy extrañas. Se ha descubierto que estos extraños movimientos de baile son la clave para encontrar parejas que se unan al ADN, como si adoptaran una gama más amplia de formas y luego una gama más amplia de otras moléculas lo encontraran atractivo.

Investigaciones anteriores de la Universidad de Stanford, que han descubierto pequeños circuitos de ADN en las células, sugieren que son indicadores potenciales de salud y envejecimiento y pueden servir como signos tempranos de enfermedad.

Dado que los pequeños circuitos de ADN pueden torcerse y doblarse, también pueden volverse muy compactos. La capacidad de estudiar el ADN con tanto detalle podría acelerar el desarrollo de nuevas terapias génicas al aprovechar la forma en que los circuitos de ADN retorcidos y comprimidos pueden ingresar a las células.

La Dra. Agnes Noy, asociada profesional temprana en EPSRC y profesora en el departamento de física de la Universidad de York, quien realizó el modelado teórico en el estudio, dijo: “Las simulaciones por computadora y las imágenes microscópicas están tan bien alineadas que mejoran la precisión de la experimentos y nos permiten rastrear cómo baila cada átomo de la doble hélice del ADN «.

Desafío

«Ver para creer, pero con algo tan pequeño como el ADN, ver la estructura helicoidal de una molécula de ADN completa fue muy difícil», dijo la Dra. Alice Payne, profesora de polímeros y materiales blandos en la Universidad de Sheffield, que tomó las imágenes.

Los videos que hemos desarrollado nos permiten monitorear la torsión del ADN con un nivel de detalle nunca antes visto «.

La profesora Lynn Zetschidrich de Baylor College of Medicine en Houston Texas, EE. UU., Quien fabricó los microcircuitos de ADN utilizados en el estudio, dijo: “Las nuevas estructuras AFM de su colega AFM para nuestros microcircuitos de superrevestimiento son muy emocionantes porque muestran un detalle exquisito , cómo están las arrugas., Burbujas, que se retuercen, se deforman, se forman de manera extraña y, con suerte, algún día lo podemos controlar «.

«Las leyes de la física se aplican al ADN de anillos pequeños tal como se aplican a las partículas subatómicas y las galaxias. Podemos usar supercomputadoras para comprender la física del ADN retorcido», dijo la Dra. Sarah Harris, profesora asistente de la Facultad de Física de la Universidad de Leeds. y Astronomía, que dirigió la investigación. Esto debería ayudar a investigadores como el profesor Zekedrich a diseñar pequeños circuitos específicamente para tratamientos futuros «.