A diferencia de los modelos de plástico rígido de la clase de química, las cadenas reales de moléculas pueden doblarse y estirarse, como cuentas en un cordón elástico. Algunos polímeros, como el ADN, son especialmente elásticos, una característica que puede complicar los intentos de modelar su comportamiento.
Desde el trabajo seminal de Paul Flory, los investigadores han desarrollado una variedad de fórmulas para calcular la distancia entre los extremos de un polímero curvo. Sin embargo, estas fórmulas generalmente no han tenido en cuenta la elasticidad de la molécula. En un nuevo estudio, publicado estosemana en El diario de la física química , de AIP Publishing, los científicos han derivado una fórmula para determinar la distancia de extremo a extremo de un polímero semiflexible, incluido el ADN o el ARN, teniendo en cuenta cuánto se estira el polímero.
Las estimaciones anteriores de cómo se doblan los polímeros no explicaron cómo se mueve la molécula en tres dimensiones. "Este método para calcular la distribución de la longitud del contorno es más riguroso", dijo Xi Zhang de la Universidad de Wuhan y autor principal del artículo. "No solopodemos calcular la distancia de extremo a extremo, también podemos determinar la forma del polímero ".
Al incluir la elasticidad del polímero, la nueva fórmula puede ayudar a los investigadores a estimar la flexibilidad de los segmentos de ADN, una propiedad que se sabe que es esencial para su función biológica. La flexibilidad del ADN afecta la unión de las proteínas reguladoras y cómo el ADN envuelve las histonas, proteínas que actúan como carretes para mantener el ADN perfectamente empaquetado dentro de un núcleo. Las formas específicas en que el ADN se dobla y envuelve alrededor de las histonas pueden afectar la expresión génica al exponer ciertos genes al exterior, mientras que otros permanecen escondidos.
Los investigadores construyeron sobre la base del modelo de cadena en forma de gusano, que trata los polímeros semiflexibles como el ADN y el ARN como enlaces en una cadena. Utilizando simulaciones extensas de Monte Carlo, validaron su fórmula en una amplia gama de valores de elasticidad y flexibilidad.también usó simulaciones de dinámica molecular, que modelan cómo las moléculas se mueven e interactúan en el tiempo, para garantizar que obtuvieron resultados similares de su método para polímeros cortos de ADN y ARN.
Este tipo de fórmula es más eficiente desde el punto de vista computacional que el uso de simulaciones por computadora para determinar la distancia de extremo a extremo de los polímeros elásticos y curvados y, en segundos, puede calcular resultados que podrían llevar semanas de simulaciones.
Los autores señalan que la nueva fórmula es especialmente útil para estimar la distribución de longitud de extremo a extremo de polímeros pequeños. "Este estiramiento es realmente importante en un biopolímero cuando es realmente corto, digamos 40 pares de bases", dijo Zhang.Calculan que el efecto del estiramiento se vuelve insignificante para las moléculas de ADN de más de aproximadamente 130 pares de bases, y para los ARN de más de aproximadamente 240 pares de bases.
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Materiales proporcionado por Instituto Americano de Física . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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