Cómo ADN Formas Agua

 

Por Astrobio – 27 abr, 2011

Agua moléculas rodean el ADN material genético de una manera muy específica. Los científicos de la Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) han descubierto que, por un lado, la textura de esta capa de hidratación depende del contenido de agua y, por otro lado, en realidad influye en la estructura de la sustancia genética en sí. Estos hallazgos no sólo son importantes en la comprensión de la función biológica de ADN; También se podrían utilizar para la construcción de nuevos materiales basados en el ADN.

La doble hélice del ADN El nunca ocurre en el aislamiento; en cambio, la totalidad de su superficie está siempre cubierta por las moléculas de agua que se adhieren a sí mismos con la ayuda de enlaces de hidrógeno. Pero el ADN no se une todas las moléculas de la misma manera.

“Hemos podido comprobar que una parte del agua está obligado más fuerte mientras que otras moléculas son menos”, señala el Dr. Karim Fahmy, Jefe de la División de Biofísica en el Instituto de radioquímica. Esto es, sin embargo, sólo es cierto si el contenido de agua es baja. Cuando las olas de la vaina de agua, estas diferencias se ajustan y todos los enlaces de hidrógeno se convierten igualmente fuerte. Esto, a su vez, cambia la geometría de la cadena de ADN: La columna vertebral de la doble hélice, que consiste de los grupos azúcar y fosfato, se dobla ligeramente. “La estructura del ADN depende de la cantidad específica de agua que rodea la molécula,” resume Dr. Fahmy.

Los análisis del material genético se llevaron a cabo en el HZDR por el candidato a doctor Hassan Khesbak. El ADN, que venía de testículos de salmón, se preparó inicialmente en películas delgadas y luego humedecida con dosis ultrafinas de agua dentro de unos pocos segundos. Con la ayuda de la espectroscopia de infrarrojos, Hassan Khesbak fue capaz de verificar que la fuerza de los enlaces de hidrógeno varía y que las moléculas de agua exhiben diferentes períodos de descanso en tales configuraciones.

Las oscilaciones de los enlaces de agua en la capa de hidratación de la doble hélice pueden ser excitados por luz infrarroja. Cuanto mayor sea la frecuencia de la oscilación, la más suelta el enlace de hidrógeno. Se hizo evidente que los componentes de azúcar y los pares de bases crean particularmente enlaces fuertes con la vaina de agua, mientras que los enlaces entre el agua y los grupos fosfato son más débiles. Los resultados fueron publicados recientemente en la revista profesional Revista de la Sociedad Química Americana (doi: 10.1021 / ja108863v).

“De ADN es, por lo tanto, una sensible de material, ” explica Karim Fahmy. “En esto, nos referimos a materiales que reaccionan de forma dinámica a condiciones variables. La estructura de doble hélice, la fuerza de los enlaces de hidrógeno, e incluso el volumen de ADN tienden a cambiar con contenidos de agua más altos.”

Ya en la actualidad, el material genético es una molécula extraordinariamente versátil e interesante para la llamada nanotecnología de ADN. Debido a que con el ADN que es posible realizar estructuras altamente ordenadas con nuevas propiedades ópticas, electrónicas y mecánicas a pequeñas dimensiones que son también de interés para el HZDR. La vaina de agua unida no sólo es una parte integral de este tipo de estructuras. También puede asumir una función de conmutación precisa, puesto que los resultados indican que el aumento de la capa de hidratación por sólo dos moléculas de agua por grupo fosfato puede causar que la estructura de ADN de “pliegue” instante. procesos de conmutación dependientes de tal agua puede ser capaz de controlar, por ejemplo, la liberación de agentes activos a partir de materiales basados ​​en el ADN.

No viene como una sorpresa que la funda de agua del material genético es también de gran relevancia para la función biológica natural de ADN. Debido a que cada biomolécula que se une al ADN tiene que desplazar primero la funda agua. Los científicos Dresden han analizado este proceso para la indolicidina péptido. Esta proteína antimicrobiana es menos estructurada y muy flexible. Que todavía “identifica” la doble hélice de manera tan precisa es debido al hecho de que las moléculas de agua altamente estructurado se liberan cuando se fusiona con el material genético.

La reestructuración de la vaina de agua, que es en realidad una ventaja energética, aumenta la unión del agente activo. Estos detalles son muy importantes para el desarrollo de fármacos de unión a ADN, por ejemplo, en la terapia del cáncer, ya que pueden ser determinadas con el método desarrollado en la HZDR.

 

Fuente: Asociación Helmholtz de Centros de Investigación Alemán comunicado de prensa

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