Incluso las células vivas tienen sus propios problemas enredados para resolver. Implican nudos que surgen accidentalmente en el ADN y que pueden comprender su funcionalidad. Un nuevo estudio de SISSA Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati aporta un nuevo giro al problema y sugiereque la propensión al ADN a ser superenrollado, al igual que los cables telefónicos, puede rescatarlos. Estas bobinas pueden mantener los nudos de ADN bloqueados en su lugar durante el tiempo suficiente para que puedan ser desatados por enzimas especializadas. El estudio computacional, basado en simulaciones de dinámica molecular deADN bacteriano, acaba de ser publicado en Investigación de ácidos nucleicos .
Un problema enredado
¡Superenrollado, retorcido e incluso anudado! Lejos de las imágenes elegantes y pulidas de los libros de texto, los filamentos de ADN en las células vivas están arrugados y enredados y, para ser funcional, deben estar constantemente desenredados, al igual que nuestros cables telefónicos que con un uso descuidadoacumulan rizos o superenrollamientos molestos. "De hecho, los superenrollamientos también están presentes en el ADN y se cree que son fundamentales para mantener el ADN compacto y exponer u ocultar información genética a la maquinaria celular que puede procesarlo", dicen Lucia Coronel y Antonio Suma., jóvenes científicos y primeros autores de este estudio, que fue coordinado por Cristian Micheletti. "Al mismo tiempo, desde hace mucho tiempo se sabe que pueden formarse nudos accidentalmente en el ADN, con consecuencias negativas para la célula".ahora era la interacción dinámica o la coexistencia en los mismos filamentos de ADN de nudos complejos y regiones superenrolladas, y esto es lo que los investigadores de SISSA se propusieron estudiar usando simulaciones por computadora, agreganRespuestas a preguntas como: ¿cuáles son las implicaciones para la estructura del ADN y su cambio en el tiempo?¿Puede tal interacción desbloquear nuevas posibilidades funcionales?¿Cómo encaja el comportamiento complejo resultante con lo que ya se sabe sobre el mantenimiento molecular del ADN?
¡Mantenlo ahí!
Para este estudio, los científicos de SISSA han utilizado simulaciones detalladas y extensas de dinámica molecular. Primero notaron que "en los anillos de ADN superenrollados, los nudos probablemente se encuentran en una de dos posiciones: en la punta de las superenrollamientos o en una posición más centralposición ". Una inspección más cercana reveló un efecto más sorprendente e inesperado. Coronel y Suma dicen:" Estudiamos el filamento de ADN y notamos que sin superenrollamientos, la región anudada se movería relativamente rápido a lo largo del filamento. Del mismo modo, las regiones superenrolladas pueden cambiar rápidamente enADN sin nudos. Sin embargo, cuando los nudos y el superenrollamiento están presentes simultáneamente, los puntos de contacto cruciales en los nudos de ADN se bloquean en su lugar, de forma persistente. Y este efecto inesperado es particularmente interesante porque podría ser clave para una funcionalidad biológica específica e inesperada."
como un nudo gordiano
"Sabemos que las células vivas tratan habitualmente con nudos de ADN, y también sabemos que estas formas de enredamiento suelen ser perjudiciales para la funcionalidad biológica; por ejemplo, pueden evitar que la información genética sea leída y traducida en productos proteicos. Enzimas específicas dela familia topoisomerasa es responsable de desenredar el ADN. Su modus operandi recuerda la manera eficiente, si no drástica, de que Alejandro Magno desató el proverbial nudo gordiano con un corte de su espada. De manera similar, estas enzimas desatan los filamentos de ADN mediante un corte sofisticado yacción de sellado ". Todavía hay un debate en curso sobre qué mecanismos moleculares pueden guiar estas enzimas, que son diminutas en comparación con la escala típica de los filamentos de ADN, para intervenir en los lugares correctos donde su acción de cortar y pegar puede desatar los nudos."Se ha sugerido que los lugares objetivo son reconocidos por características geométricas específicas, lo cual es un mecanismo plausible y elegante. Sin embargo, no estaba claroEscuche cómo estas características podrían persistir a pesar del incesante movimiento molecular.Nuestro estudio sugiere que el superenrollamiento de ADN puede favorecer la acción de las topoisomerasas al mantener los nudos en una configuración estable durante un período de tiempo que es mucho más largo que otros reordenamientos moleculares.De esta manera, las enzimas podrían tener tiempo suficiente para reconocer los sitios objetivo y, a su vez, su acción de cortar y pegar sería más simple, más confiable y eficiente.Esta es actualmente una hipótesis pero, dado que tiene implicaciones tan interesantes, esperamos que pueda abordarse en futuros experimentos ".
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Materiales proporcionado por Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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