En los organismos vivos, el ADN es la unidad de almacenamiento de toda la información genética. Con esta información se codifican las proteínas, que luego permiten que los sistemas biológicos funcionen según sea necesario para que el organismo sobreviva. El funcionamiento del ADN está habilitado por su estructura: ahélice de doble cadena formada a través de la unión de pares específicos de moléculas llamadas 'nucleótidos' en órdenes específicas, llamadas 'secuencias'. En las últimas décadas, los científicos en los campos de la nanotecnología del ADN han podido diseñar secuencias de ADN para construir nanoestructuras y microestructuras deseadas, que puede usarse para investigar funciones biomoleculares o crear sistemas celulares artificiales.
La personalización de los diseños de secuencias en la nanotecnología del ADN también permite controlar y programar las interacciones entre las moléculas de ADN. Las interacciones intermoleculares en las células causan varios fenómenos. Un fenómeno llamado "separación de fase líquido-líquido LLPS" -- la separación de un líquido en una fase más densa de gotas dentro de una fase más diluida - juega un papel importante en muchos procesos biológicos. LLPS inducida artificialmente a través de la nanotecnología de ADN puede ayudar a profundizar nuestra comprensión de la aplicabilidad de LLPS y proporcionar una metodología para controlargotitas bio-macromoleculares.
Por lo tanto, un equipo de científicos de Tokyo Tech, dirigido por el profesor Masahiro Takinoue, diseñó nanoestructuras de ADN específicas para comprender la influencia de las secuencias de ADN y demostrar la capacidad de control en LLPS, en fases ricas en ADN y pobres en ADN, en forma artificialNanoestructuras de ADN diseñadas.
Su estudio, publicado en Avances científicos , involucró la construcción de nanoestructuras de ADN en forma de Y llamadas "motivos Y". Cada lado de un motivo Y comprende un extremo adhesivo corto que interactúa con otros extremos adhesivos "compatibles". Al disminuir progresivamente la temperatura, los científicos encontraronque los motivos Y se aglomeran reversiblemente para formar gotas y luego geles.
Cuando agregaron otro conjunto de motivos Y construidos con extremos adhesivos que son incompatibles con el conjunto anterior, se formaron dos conjuntos de gotas para cada tipo de motivo Y. Esto demostró que las secuencias de ADN pueden adaptarse para fusionarse exclusivamente con similaresunos
El profesor Takinuoe y el equipo crearon una estructura de ADN especial que puede unir los motivos Y incompatibles. Al agregar esto a la mezcla de motivos Y, se formaron gotitas compuestas de ambos motivos. Construcción adicional de una variante escindible del especialLa estructura del ADN del puente y la posterior adición de una cierta enzima de escisión causó la fisión de las gotitas y las gotitas mixtas para separarse en gotitas en forma de Janus con mitades no mezclables que contienen los dos tipos de motivo Y. Al conjugar moléculas de carga con hebras de ADN compatibles con cualquiera de las dos.tipo de motivo Y, los científicos pudieron localizar las moléculas de carga exclusivamente en la mitad de la gota.
Por lo tanto, los científicos pudieron 'programar' el ADN y 'controlar' su comportamiento, abriendo puertas a una nueva técnica para crear entornos de reacción artificial para estudiar los sistemas biológicos y la administración de fármacos. El profesor Takinoue explica: "Los sistemas vivos están bien organizadosestructuras dinámicas cuyo comportamiento está regulado por la información codificada en biopolímeros como el ADN. Nuestro sistema de separación de fase líquido-líquido basado en ADN podría proporcionar una nueva base para el desarrollo de la ingeniería celular artificial ".
Debido a que se pueden producir fácilmente secuencias de ADN precisas utilizando las técnicas de bioingeniería disponibles, las aplicaciones potenciales de la manipulación de los comportamientos de los materiales a través de secuencias de ADN son de largo alcance. El profesor Takinoue concluye: "El comportamiento de fase que se muestra en este estudio podría ampliarse a otros materiales que puedanmodificarse con ADN, lo que puede permitirnos diseñar fases y crear gotas para diversos materiales. Además, imaginamos que el comportamiento autónomo observado de las estructuras macromoleculares podría algún día servir para el desarrollo de sistemas moleculares robóticos comparables a los de las células vivas ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Tokio . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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