"Cada célula humana contiene aproximadamente 2 metros de ADN, sin embargo, son demasiado pequeños para ser visibles a simple vista. Sorprendentemente, todo ese ADN está firmemente empaquetado en un pequeño núcleo diminuto. Allí, pudimos observar la mayoríaprincipio básico de separación de las fases de aceite y agua "
Un nuevo estudio realizado por el profesor Hajin Kim en la Facultad de Ciencias de la Vida de UNIST presenta la noción de "Separación de fases de ADN", que sugiere que el ADN dentro del núcleo puede desencadenar la separación de fases, como el aceite en el agua. A diferencia de los métodos biológicos existentes,El profesor Kim explica cómo funciona el ADN a través de un principio básico de la física.
De acuerdo con este principio, el ADN está contenido en el núcleo celular en forma condensada y plegada, lo que crea regiones separadas espacialmente dentro de él. Aquí, la información genética que la célula usará de inmediato está disponible y es fácil, mientras que otra información restantese mantienen en archivos comprimidos. Por lo tanto, dos o más regiones de ADN crean un espacio separado, proporcionando una base para que las células usen la información de manera eficiente.
En Física, este fenómeno se llama 'Separación de fase'. Este fenómeno puede ser inducido debido a los cambios de temperatura, presión y elementos constitutivos de una mezcla entre dos fases líquidas, sólidas o gaseosas inmiscibles. Recientemente, sin embargo, interesanteSe han informado fenómenos de separación de fases en organismos vivos, en los que se mezclan diversas moléculas, como agua, proteínas y lípidos. Existen algunas hipótesis predominantes sobre las proteínas Tau que sufren una separación de fase líquido-líquido de gotas de proteína esencialmente líquida para causarLa enfermedad de Alzheimer o que los focos de ARN se forman por separación de fases del ARN que contiene repetición se asocia con la enfermedad de Huntington.
"Nuestro estudio sugiere por primera vez que el fenómeno de separación de fases, que solía considerarse propiedad exclusiva de la Física, también puede desencadenarse por una fuerte metilación del ADN", dice el profesor Kim. "Este estudio mostró la posibilidad de que el ADNla conformación podría determinar actividades celulares como la expresión génica y la diferenciación de células madre a nivel molecular "
Existen fuerzas electrostáticas en la separación de fases del ADN. Dado que el ADN tiene una fuerte carga negativa, existe una fuerza repulsiva entre el ADN cargado negativamente. Sin embargo, en presencia de un cierto tipo de policatión biológica, las moléculas de ADN se atraen entre sí y con tal fuerzala atracción entre ADN depende de las secuencias de ADN. Este principio fue una vez predicho y demostrado por el profesor Kim mediante simulación y publicado en la edición de 2016 de Nature Communications. Esta vez, el equipo de investigación ha demostrado experimentalmente que este principio se debe a la interacción entrepoliaminas y grupos metilo de la molécula de ácido nucleico.
el ADN se compone de cuatro bases diferentes de ácidos nucleicos: adenina A, timina T, citosina C y guanina G, que se colocan a lo largo de cintas de moléculas de fosfato de azúcar en forma dedoble hélice. Estas bases siempre se emparejan de tal manera que Adenine se conecta a Thymine y Cytosine se conecta a Guanine. Estos pares producen las siguientes posibilidades de pares de bases: AT, TA, GC y CG. Además, a través de sus simulaciones y experimentos de MD,El equipo de investigación reveló que la fuerza de atracción del ADN era mucho más fuerte para los pares de ADN de repetición de TA en comparación con los pares de repetición de CG.
"La timina contiene grupos metilo C5 y agregar esto a la citosina resulta en una atracción más fuerte, casi tan fuerte como los pares de ADN ricos en TA", dice el profesor Kim. "Los grupos metilo C5 unidos a la citosina son una modificación química importante del ADN enepigenética y, por lo tanto, podemos esperar el vínculo entre la regulación epigenética de la estructura cromosómica y la diferenciación de células madre ".
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Materiales proporcionado por Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan UNIST . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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