Los investigadores están expandiendo constantemente su arsenal de métodos para descifrar la organización espacial de las estructuras biológicas. Mediante el uso de microscopios, ahora pueden visualizar componentes macromoleculares individuales dentro del ADN, proteínas u otros complejos. Sin embargo, esta resolución generalmente requiere un equipo sofisticado aplicado especialmentemuestras procesadas, y es difícil observar simultáneamente muchos tipos de moléculas, especialmente a alta densidad y rendimiento, o interacciones dinámicas.
Para evitar la necesidad de costosos microscopios, algunos enfoques bioquímicos recientes unen sondas de ADN con códigos de barras a objetivos moleculares y luego fusionan los que están en pares cercanos, a menudo mediante ligadura de ADN. Estos "registros" de ADN se leen más tarde para su análisis. Debido a que estos métodos destruyenLas sondas de ADN en el proceso de emparejamiento, sin embargo, la información adquirida de cada objetivo molecular no puede incluir más de una interacción, ni múltiples a la vez ni cambiando a lo largo del tiempo. Tales métodos pueden limitar severamente la calidad de cualquier reconstrucción computacional posterior, y hacerreconstrucción de complejos individuales imposible.
Para superar estas limitaciones, un equipo del Instituto Wyss de Ingeniería Biológica de Harvard, dirigido por el miembro de la Facultad Central Peng Yin, Ph.D., ha desarrollado un método basado en nanotecnología de ADN que permite el registro repetido y no destructivo deemparejamientos moleculares con código de barras, que ofrecen una vista detallada de sus componentes y geometrías. En el futuro, el enfoque podría ayudar a los investigadores a comprender cómo los cambios en los complejos moleculares controlan los procesos biológicos en las células vivas. El estudio se publica en Comunicaciones de la naturaleza .
"Nuestro método, que llamamos" Registro de Proximidad de Autociclo "APR, esencialmente actúa como un registrador bioquímico continuo de las estructuras moleculares", dijo Yin, quien también es Profesor de Biología de Sistemas en la Facultad de Medicina de Harvard. "APRnos permite observar muchas proximidades de forma simultánea y repetida, y con una distribución mínima de la estructura. Al evaluar el complemento completo de todos estos pares en muchos ciclos, podemos crear una vista detallada de una estructura molecular e incluso observar diferentes estados estructurales de la mismaobjetivos "
Como prueba de principio, el equipo diseñó múltiples sondas de ADN en silico, y las sintetizó y las unió a objetivos moleculares contenidos en las geometrías prescritas de nanoestructuras de origami de ADN. A través de este mecanismo bioquímico dirigido por ADN recientemente diseñado, un registroen forma de una cadena de ADN con código de barras se sintetiza en la estructura si y solo si dos de estas sondas de ADN están lo suficientemente próximas entre sí "registro de proximidad". Los registros se liberan a medida que se sintetizan y luego se recopilan para la secuenciaanálisis.
A diferencia de otros métodos bioquímicos, cada objetivo APR individual puede producir más de 30 registros de ADN "ciclo automático", lo que permite una recopilación de datos robusta. Después de recopilar todos los registros de ADN, el equipo compiló sus secuencias y reconstruyó con éxito la geometría de las nanoestructuras sintéticasPor lo tanto, el enfoque funciona como un 'nanoscopio de ADN', que utiliza bioquímica de ADN específicamente diseñada para visualizar pares de objetivos en un objeto molecular. Ampliando estas nuevas capacidades, los investigadores de Wyss incluso pudieron documentar cambios en el estado de las nanoestructuras individuales,planteando la posibilidad de que el enfoque pueda usarse para correlacionar transiciones estructurales en complejos moleculares con sus funciones biológicas.
"Al usar anticuerpos y otros agentes ampliamente utilizados para dirigir las sondas de ADN a objetivos moleculares, podríamos aplicar la tecnología APR para decodificar los componentes y las geometrías de los complejos biológicos", dijo Thomas Schaus, MD, Ph.D., miembro del personal del Instituto WyssCientífico que como primer autor del estudio junto con Yin desarrolló APR. "El hecho de que los registros de ADN individuales contengan códigos de barras únicos y secuenciables y que el método sea escalable puede permitirnos seguir un día, individualmente, miles o millones de macromoléculas en una ruta bioquímica"
"El desarrollo de APR como un medio nanotecnológico para descifrar estructuras moleculares sin la necesidad de microscopios costosos y elaborados realmente ilustra cómo la iniciativa de Robótica Molecular lanzada recientemente por el Instituto Wyss puede afectar la investigación y el desarrollo de la biología estructural en muchos laboratorios", dijo la Fundación del Instituto WyssDirector Donald Ingber, MD, Ph.D., quien también es el Profesor de Biología Vascular Judah Folkman en HMS y el Programa de Biología Vascular en el Boston Children's Hospital, así como Profesor de Bioingeniería en la Escuela de Ingeniería John A. Paulson de Harvard yCiencias Aplicadas.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Wyss de Ingeniería Biológicamente Inspirada en Harvard . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :