Las células se ensamblan dinámicamente: sus componentes se intercambian y reemplazan continuamente. Esto permite que las estructuras se adapten fácilmente a diferentes situaciones, y al reorganizar los componentes para responder a los estímulos más rápido, para renovarse o formarse a pedido. Los microtúbulos, unLa estructura de andamio hecha de fibras proteicas que se pueden encontrar en el citoplasma de las células de algas, plantas, hongos, animales y humanos, es una de esas mallas dinámicas. Debido a su estructura autoorganizada, estas fibras se forman y degradan constantemente.tiempo, lo que ayuda activamente a la célula en tareas complejas, como la división celular o la locomoción. Las fibras requieren energía para formar y mantener tales estados dinámicos.
Ahora, por primera vez, el Prof. Dr. Andreas Walther y la Dra. Laura Heinen del Instituto de Química Macromolecular y el Centro de Materiales Interactivos y Tecnologías Bioinspiradas FIT en la Universidad de Friburgo han logrado programar la dinámica deestructuras disipativas, es decir, que consumen energía, en un sistema químico artificial sobre la base de componentes de ADN. Los investigadores presentan sus resultados en la última edición de la revista Avances científicos .
La dificultad de la dinámica estructural programable en los sistemas disipativos sintéticos es la sincronización de la desactivación y activación energética con la acumulación y degradación estructural de los componentes. Los investigadores de Friburgo pudieron resolver el problema utilizando una dinámica impulsada por la energíaenlace covalente, que es responsable de la cohesión firme de los átomos, en la columna vertebral de las secuencias de ADN. El enlace covalente se forma en el presente documento a través de la actividad catalítica de la enzima ADN ligasa T4, y simultáneamente se divide en el mismo sitio por una enzima de restricción, que puede reconocer y cortar el ADN en posiciones específicas. Este sistema recién formado es reversible y resulta directamente en una dinámica estructural, que lo distingue de las estructuras disipativas generadas artificialmente.
El estudio, que se llevó a cabo con la ayuda de la Iniciativa para la concesión de fondos ERC de Walther "TimeProSAMat", utiliza la síntesis dinámica de un polímero de fragmentos de ADN, para mostrar a los científicos cómo la vida útil, la frecuencia de intercambio o la fracción de enlace relativo de los polímeros de ADN puedencontrolados en dependencia del combustible químico adenosina trifosfato y las concentraciones de enzimas. Los investigadores de Friburgo pudieron mantener estos estados estables dinámicos durante varios días. Las modificaciones químicas del ADN para usarlo como material de construcción son versátiles y también hay muchas disponiblesLas enzimas de restricción, explica Heinen, "por lo que nuestro concepto permite un amplio acceso a materiales funcionales innovadores, que actúan fuera del equilibrio termodinámico. Y lo hace con posibilidades de programación únicas en sus características estructurales dinámicas".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Friburgo . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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