Las gotas líquidas formadas a partir de ADN muestran una respuesta peculiar a las enzimas. Una colaboración internacional entre Ludwig-Maximilians-Universitaet LMU en Munich y UCSB ahora ha podido explicar los mecanismos detrás de la formación de burbujas.
Una olla observada nunca hierve ... pero los investigadores de la Universidad Ludwig-Maximilians LMU, Múnich y la Universidad de California en Santa Bárbara UCSB y descubrieron que ese no es el caso cuando se observan líquidos formados a partir del ADN. Avances recientes en celularesLa biología ha descubierto que los componentes moleculares de las células vivas como el ADN y las proteínas se pueden unir entre sí y formar gotas líquidas que parecen similares a las gotas de aceite en el aderezo de ensalada agitado. Estas gotas celulares interactúan con otros componentes para llevar a cabo procesos básicos críticos paraSin embargo, se sabe poco acerca de cómo funcionan esas interacciones. Para obtener información sobre este proceso fundamental, el equipo de LMU / UCSB utilizó métodos modernos de nanotecnología para diseñar un sistema modelo, una gota líquida formada a partir de partículas de ADN, y observó esas gotas comointeractuaron con una enzima de corte de ADN.
Sorprendentemente, descubrieron que, en ciertos casos, la adición de la enzima causaría que las gotas de ADN comenzaran a burbujear repentinamente, apareciendo como agua hirviendo ". Lo extraño del ADN burbujeante es que no calentamos el sistema -es como si una olla de agua comenzara a hervir a pesar de que olvidó encender la estufa ", dice el profesor Omar Saleh de UCSB, co-líder del proyecto. Sin embargo, el comportamiento burbujeante no siempre ocurría, a veces agregando la enzimacausaría que las gotas se redujeran suavemente, y no estaba claro por qué ocurriría una respuesta u otra.
Para llegar al fondo de este misterio, el equipo llevó a cabo un riguroso conjunto de experimentos de precisión que cuantificaron los comportamientos de contracción y burbujeo. Descubrieron que había dos tipos de comportamiento de contracción, la primera causa por las enzimas que cortaban el ADN solo en elsuperficie de la gotita, y la segunda causada por enzimas que penetran dentro de la gotita. "Esta observación fue crítica para desentrañar el comportamiento, ya que se nos ocurrió que la enzima podría comenzar a mordisquear las gotitas desde adentro", señala el co-líderTim Liedl, profesor de la LMU, donde se realizaron los experimentos.
Al comparar la respuesta de la gota al diseño de partículas de ADN, el equipo resolvió el caso: descubrieron que el burbujeo y la contracción basada en la penetración ocurrieron juntos, y solo sucedió cuando las partículas de ADN solo se unieron ligeramente, mientras que las partículas de ADN fuertemente unidasmantendría la enzima en el exterior. Saleh señala: "Es como tratar de caminar a través de una multitud; si la multitud se agarra de la mano, no podrás pasar".
Las burbujas, entonces, suceden solo en los sistemas ligeramente unidos, cuando la enzima puede atravesar las partículas de ADN abarrotadas hacia el interior de la gota y comenzar a comerse la gota desde el interior. Los fragmentos químicos creados porla enzima conduce a un efecto osmótico, donde el agua es arrastrada desde el exterior, causando un fenómeno de hinchazón que produce las burbujas. Las burbujas crecen, alcanzan la superficie de la gota y luego liberan los fragmentos en un estallido gaseoso similar a un eructo ".bastante sorprendente de ver, ya que las burbujas se hinchan y explotan una y otra vez ", dice Liedl.
El trabajo demuestra una relación compleja entre las propiedades materiales básicas de un líquido biomolecular y sus interacciones con componentes externos. El equipo cree que la información obtenida al estudiar el proceso de burbujeo conducirá a mejores modelos de procesos vivos y a capacidades mejoradas paradiseñe gotitas líquidas para su uso como biorreactores sintéticos.
La investigación fue habilitada por un premio al Profesor Saleh de la Fundación Alexander von Humboldt, que le permitió visitar Munich y trabajar directamente con Tim Liedl en este proyecto. "Este tipo de colaboraciones internacionales son extremadamente productivas", dice Saleh.
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Materiales proporcionado por Ludwig-Maximilians-Universität München . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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