¿Cuándo se comporta el ADN como arena o pasta de dientes?
Cuando el material genético está tan denso dentro de un virus, puede comportarse como granos de arena o pasta de dientes en un tubo.
Eso es esencialmente lo que descubrieron los biofísicos de UC San Diego cuando comenzaron a examinar de cerca las propiedades físicas del ADN atascado dentro de los virus.
"Descubrimos que bajo ciertas condiciones, el ADN se comporta como pasta de dientes o arena, o como piezas de LEGO cuando intentas volver a ponerlas en la caja y no parecen encajar todas", dijo Douglas Smith, profesor de físicaen UC San Diego, quien encabezó un equipo que publicó su inusual descubrimiento esta semana en la revista Física de la naturaleza . "Las hebras de ADN no solo contienen información genética, sino que pueden comportarse como materiales 'granulares' compuestos de partículas dispuestas al azar en este caso, segmentos de la cadena de ADN que se someten a lo que los físicos llaman transiciones de 'bloqueo' y 'desatasco', lo que resulta en un comportamiento similar a un sólido o similar a un fluido ", explicó." La arena se derrama de una taza como un fluido, pero se detiene en una pila sólida en el suelo donde los granos de arena están atascados. La pasta de dientes no 't salga del tubo hasta que lo apriete porque contiene partículas muy compactas que están atascadas pero que se sueltan cuando aplica fuerza para que la pasta de dientes pueda fluir.
Muchos virus usan un diminuto "nanomotor" para empaquetar ADN en sus capas virales. Pero durante este proceso, las hebras de ADN a veces se atascan y el motor no puede completar su trabajo.
Para comprender mejor este proceso, el equipo de investigadores de Smith, que incluía virólogos moleculares de la Universidad de Minnesota, aplicó hábilmente la investigación de otros físicos que caracterizaron los procesos de bloqueo y desbloqueo de un conjunto diverso de materiales que consisten enpartículas dispuestas, como arena, pastas, espumas y emulsiones, para determinar exactamente qué estaba sucediendo con el ADN viral en una escala nanométrica.
Los investigadores descubrieron para su sorpresa que los segmentos de ADN con frecuencia se atascan dentro del virus cuando están "pegajosos" o más atractivos, una condición que los físicos habían predicho previamente que facilitaría el empaquetado del ADN.
"Por el contrario, encontramos que esta condición inhibe el empaque", dijo Smith. "También descubrimos para nuestra sorpresa que es más fácil empacar
ADN en condiciones donde los segmentos de la cadena de ADN se repelen entre sí. Nuestras mediciones sugieren que esto se debe a que cuando el ADN se pega a sí mismo, se empaqueta de una manera muy desordenada o desordenada, lo que hace que los segmentos de ADN se atasquen.Las interacciones repulsivas parecen ayudar al ADN a empaquetarse en un estado más ordenado en el que no se atasca ".
El empaquetado del ADN es un paso esencial en los ciclos de vida de muchos tipos de virus, incluidos los adenovirus, los virus de la viruela y los virus del herpes que infectan a los humanos. Entonces, ¿podría usarse este descubrimiento para inhibir el empaquetado del ADN y evitar que virus peligrosos se repliquen e infecten?Posiblemente. Los científicos encontraron que la adición de poliaminas, moléculas pequeñas con carga positiva, hace que el ADN viral se atasque y detenga su proceso de empaque.
"Sin embargo, hicimos esto en un tubo de ensayo, no dentro de células infectadas", dijo Smith. "Para que una sustancia química sea útil como fármaco, también hay que introducirla en las células y asegurarse de que no interfiera conprocesos sanos normales. Pero la idea básica de bloquear el ensamblaje viral haciendo que el ADN viral se atasque puede ser factible. Uno podría imaginar que se podría desarrollar una sustancia química especial que bloquearía específicamente el ADN viral sin afectar otros procesos en la célula.un enfoque diferiría de los que se utilizan actualmente para combatir infecciones virales, como las vacunas, que actúan estimulando el sistema inmunológico de uno para atacar los virus reconociendo su capa exterior, en lugar de apuntar al empaque del ADN ".
Otros coautores del artículo fueron Nicholas Keller de UC San Diego y Shelley Grimes y Paul Jardine de la Universidad de Minnesota. El estudio fue apoyado por subvenciones de la National Science Foundation PHY-0848905 y MCB-1158328 y NationalInstitutos de Salud RO1-GM088186.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - San Diego . Original escrito por Kim McDonald. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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