Cómo deshacer un nudo en el ADN

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Como la mayoría de las cuerdas y cables, los biopolímeros (que no dejan de ser cuerdas moleculares, ya que son cadenas de unidades que se repiten) pueden enredarse y anudarse. Alexander Klotz y sus colegas del Instituto de Tecnología de Massachusetts (EE.UU.) han desarrollado experimentalmente una técnica para deshacer los nudos que puedan existir en un biopolímero, en este caso el ADN, mediante el estiramiento de la cadena. El equipo dice que su técnica podría usarse para crear cadenas de ADN sin nudos para mejorar los estudios genéticos, en los que los nudos pueden llevar a una lectura errónea de los genes.

Una cadena de ADN se comporta de forma similar a una serpiente que se mueve hacia adelante y hacia atrás en un tubo estrecho, impulsada por energía térmica. Las simulaciones muestran que si la cadena se estira, este movimiento hacia adelante y hacia atrás hace que el nudo se mueva a lo largo de la cadena hasta que llega a un extremo y se deshace. Bajo ciertas condiciones, las simulaciones también indican que los nudos pueden viajar más rápido de lo que lo harían por difusión. Pero no hasta ahora no existía ninguna confirmación experimental de estas predicciones.

Para comprobar estas ideas, los investigadores diseñaron una configuración que utiliza un campo eléctrico para atrapar y estirar una cadena de ADN que contiene un nudo. Como el ADN está cargado eléctricamente un campo eléctrico homogéneo externo podría arrastrar al filamento en una dirección. El campo diseñado para la trampa de ADN vale cero en el centro y tiene sendos máximos en los extremos. Esto es equivalente, eléctricamente, a tirar de los dos extremos de la cadena de ADN.

Utilizando microscopía de fluorescencia, el equipo de investigadores confirmó que el nudo, inicialmente localizado cerca del centro del filamento, viaja hacia un extremo antes de deshacerse. El nudo se acelera mientras se mueve, influenciado por el campo eléctrico cada vez mayor conforme se acerca a uno de los extremos.

Curiosamente, existe un valor umbral del campo, por encima del cual el nudo se detiene. El equipo sugiere que esta inmovilización del nudo surge de una mayor fricción en el nudo resultado de que la tensión de la cadena supera la necesaria para simplemente mover el nudo.

Referencia:

Alexander R. Klotz et al (2018) Motion of Knots in DNA Stretched by Elongational Fields Physical Review Letters doi: 10.1103/PhysRevLett.120.188003

Sobre el autor: César Tomé López es divulgador científico y editor de Mapping Ignorance

Este texto es una colaboración del Cuaderno de Cultura Científica con Next

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