El cáncer prospera cuando las células mutadas experimentan una división frecuente. La mayoría de los medicamentos contra el cáncer funcionan al insertarse entre los pares de bases de ADN que codifican nuestra información genética. Este proceso se conoce como intercalación y puede provocar cambios sutiles en la molécula de ADNforma geométrica o estructura terciaria. Estos cambios estructurales interfieren con la transcripción del ADN y el proceso de replicación de una célula, lo que finalmente resulta en la muerte celular.
Si bien los agentes de intercalación utilizados en los medicamentos de quimioterapia son muy efectivos para combatir el cáncer, también pueden matar células importantes en el cuerpo y provocar otras complicaciones como la insuficiencia cardíaca. Por lo tanto, los investigadores siempre están buscando herramientas más rápidas, más baratas y más precisas paraayuda en el diseño de medicamentos anticancerígenos de próxima generación con efectos secundarios reducidos.
Un artículo publicado en ACS Nano explora este tema. "Modelado y análisis de efectos intercalantes en la conformación circular del ADN" se centra en el efecto del agente intercalante bromuro de etidio un imitador para muchos medicamentos de quimioterapia en la estructura terciaria del ADN.
Los investigadores principales del proyecto fueron Daniel Fologea, profesor asistente en el Departamento de Física, y David Estrada, profesor asistente y coordinador del programa de posgrado, Micron School of Materials Science and Engineering.
"El segundo dogma de la biología establece que la estructura determina la función. Cualquier cambio estructural puede traducirse en un cambio de función", dijo Fologea. "Así que ideamos un método simple para permitirnos" ver "cómo está cambiando un agente intercalantela forma del ADN a nivel de molécula única "
Para lograr esto, el equipo creó un nanoporo - una abertura del tamaño de una nanoescala en una membrana ultradelgada - a través del cual puede pasar una sola molécula de ADN cuando se aplica un campo eléctrico a los microfluídicos que contienen el dispositivo. Cuando el ADN pasa por esteApertura a nanoescala, genera una señal eléctrica que proporciona información sobre sus propiedades físicas, como su forma, elasticidad e incluso interacciones con otras biomoléculas.
"Nuestras mediciones revelaron bloqueos actuales únicos correlacionados con estructuras ramificadas en la molécula de ADN que resultaron de la intercalación de bromuro de etidio", dijo el autor principal Eric Krueger, investigador postdoctoral que trabajó conjuntamente en los laboratorios Estrada y Fologea. "Estos resultados muestran que los nanoporospuede ser una forma escalable, eficiente y rentable de medir las interacciones de ADN con medicamentos anticancerígenos emergentes ".
El equipo involucró colaboraciones con la Universidad de Illinois en Chicago y la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign. Utilizando una combinación de técnicas de nanofabricación, mediciones eléctricas de nanoporos, imágenes de microscopía de fuerza atómica y simulaciones de todos los átomos realizadas en recursos de supercomputadora XSEDE,El enfoque interdisciplinario del equipo ha extendido el uso práctico de los nanoporos de estado sólido a una nueva área de investigación del cáncer. XSEDE Extreme Science and Engineering Discovery Environment brinda a los investigadores acceso a varios recursos informáticos avanzados en todo el país.
"Las nuevas capacidades de simulación desarrolladas por el grupo del Dr. Khalili-Araghi en la Universidad de Illinois en Chicago han abierto un nuevo espacio computacional para la detección rápida de moléculas intercaladas como posibles terapias contra el cáncer", dijo Estrada. "Ahora estamos trabajandosobre el acoplamiento de tales simulaciones con materiales atómicamente delgados, como el grafeno y el disulfuro de molibdeno bidimensional, para aumentar la sensibilidad de nuestro enfoque ".
Este proyecto destaca las capacidades de dos de los programas de doctorado más recientes de la Universidad Estatal de Boise, en ciencias biomoleculares y ciencia e ingeniería de materiales, que han ayudado a la universidad a ser designada como universidad de investigación doctoral por la Clasificación Carnegie de Instituciones de Educación Superior, el principal sistema de clasificación de universidades del país. La investigación fue apoyada por la División de Investigación y Desarrollo Económico y el Centro de Investigación Biomolecular de la Universidad Estatal de Boise.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Boise . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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