"Una olla observada nunca hierve", como dice el refrán, pero ese no fue el caso para los investigadores de la UC Santa Barbara observando una "olla" de líquidos formados a partir de ADN. De hecho, sucedió lo contrario.
Con socios de investigación en la Universidad Ludwig-Maximilians LMU, en Munich, Alemania, los hallazgos del equipo aparecen en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias .
Los avances recientes en biología celular han permitido a los científicos aprender que los componentes moleculares de las células vivas como el ADN y las proteínas pueden unirse entre sí y formar gotas líquidas que parecen similares a las gotas de aceite en el aderezo de ensalada agitado. Estas gotas celulares interactúancon otros componentes para llevar a cabo procesos básicos que son críticos para la vida, pero se sabe poco sobre cómo funcionan las interacciones. Para obtener información sobre estos procesos fundamentales, los investigadores utilizaron métodos modernos de nanotecnología para diseñar un sistema modelo: se formó una gota líquidade partículas de ADN, y luego observó esas gotas mientras interactuaban con una enzima de escisión de ADN.
Sorprendentemente, descubrieron que, en ciertos casos, agregar la enzima causaba que las gotas de ADN comenzaran a burbujear repentinamente, como agua hirviendo.
"Lo extraño del burbujeante ADN es que no calentamos el sistema; es como si una olla de agua comenzara a hervir a pesar de que olvidó encender la estufa", dijo el co-líder del proyecto Omar Saleh, un UCSanta Bárbara, profesora asistente de materiales y bioingeniería. Sin embargo, el comportamiento burbujeante no siempre ocurría; a veces, agregar la enzima causaba 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 realizó un riguroso conjunto de experimentos de precisión para cuantificar los comportamientos de encogimiento y burbujeo. Identificaron dos tipos de comportamiento de encogimiento: el primero causado por enzimas que cortan el ADN solo en la superficie de la gota, y la segunda causada por enzimas que penetran dentro de la gota. "Esta observación fue crítica para desentrañar el comportamiento, ya que nos hizo pensar que la enzima podría comenzar a mordisquear las gotas desde adentro", dijo el co-líder TimLiedl, 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 ocurrían juntos, y solo ocurrían cuando las partículas de ADN se unían ligeramente, mientras que las partículas de ADN fuertemente unidas se mantendríanla enzima en el exterior. Como señaló Saleh, "Es como tratar de caminar a través de una multitud, si la multitud se toma de las manos, 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 por ella enzima conduce a un efecto osmótico en el que el agua se extrae del 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 ", dijo Liedl.
El trabajo demuestra una relación compleja entre las propiedades básicas del material 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 posible gracias a un premio a Saleh de la Fundación Alexander von Humboldt, que le permitió visitar Munich y trabajar directamente con Liedl en este proyecto. "Este tipo de colaboraciones internacionales son extremadamente productivas", dijo Saleh.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Santa Bárbara . Original escrito por James Badham. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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