Los físicos de la Universidad de Basilea han desarrollado un nuevo método para examinar la elasticidad y las propiedades de unión de las moléculas de ADN en una superficie a temperaturas extremadamente bajas. Con una combinación de espectroscopía de fuerza criogénica y simulaciones por computadora, pudieron demostrar que el ADNlas moléculas se comportan como una cadena de pequeños resortes helicoidales. Los investigadores informaron sus hallazgos en Comunicaciones de la naturaleza .
El ADN no es solo un tema de investigación popular porque contiene el plan de vida, sino que también se puede usar para producir componentes pequeños para aplicaciones técnicas. En un proceso conocido como origami de ADN, los científicos pueden manipular el material genético de tal maneraque plegar las hebras de ADN crea pequeñas estructuras bidimensionales y tridimensionales, que pueden usarse, por ejemplo, como recipientes para sustancias farmacéuticas, como tubos conductores y como sensores altamente sensibles.
Medición a bajas temperaturas
Para poder formar las formas deseadas, es importante estar familiarizado con la estructura, la elasticidad y las fuerzas de unión de los componentes de ADN que se utilizan. Estos parámetros físicos no se pueden medir a temperatura ambiente, porque las moléculas están constantemente enmovimiento.
Lo mismo no es cierto a bajas temperaturas: el equipo dirigido por el profesor Ernst Meyer del Instituto Suizo de Nanociencia y el Departamento de Física de la Universidad de Basilea ahora ha utilizado la microscopía de fuerza criogénica por primera vez para caracterizar las moléculas de ADN y examinar su uniónfuerzas y elasticidad.
Pieza separada por pieza
Los científicos colocaron solo unas hebras de ADN de nanómetros de largo que contenían nucleótidos de 20 citosina en una superficie dorada. A una temperatura de 5 Kelvin, un extremo de la hebra de ADN fue jalado hacia arriba usando la punta de un microscopio de fuerza atómica. En el proceso, los componentes individuales de la cadena se liberaron de la superficie poco a poco, lo que permitió a los físicos registrar su elasticidad y las fuerzas necesarias para separar las moléculas de ADN de la superficie de oro.
"Cuanto más larga es la pieza de ADN desprendida, más blando y elástico se vuelve el segmento de ADN", explica el autor principal, el Dr. Rémy Pawlak. Esto se debe a que los componentes individuales del ADN se comportan como una cadena de resortes múltiples conectados a unootro. Gracias a las mediciones, los investigadores pudieron determinar la constante de resorte para los componentes individuales del ADN.
Las simulaciones por computadora aclaran que el ADN se desprende de la superficie de forma discontinua. Esto se debe a la ruptura de los enlaces entre las bases de citosina y el esqueleto del ADN de la superficie de oro, y sus movimientos bruscos sobre la superficie de oro. Los valores de elasticidad teóricacorrelacionar muy estrechamente con los experimentos y confirmar el modelo de resortes dispuestos en serie.
las instantáneas proporcionan información
Los estudios confirman que la espectroscopía de fuerza criogénica es muy adecuada para examinar las fuerzas, la elasticidad y las propiedades de unión de los filamentos de ADN en superficies a bajas temperaturas.
"Al igual que con la microscopía electrónica criogénica, tomamos una instantánea con espectroscopía de fuerza criogénica, que nos da una idea de las propiedades del ADN", explica Meyer. "En el futuro, también podríamos utilizar imágenes de microscopio de sonda de barrido para determinarsecuencias de nucleótidos "
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Materiales proporcionados por Universidad de Basilea . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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