Los científicos arrojan luz sobre las complejas formas y enredos de ADN y van más allá de la representación tradicional de la molécula como una simple doble hélice. El ADN, esencial para casi todas las células vivas, a menudo se vuelve y se dobla por sí solo, lo que conduce a nudos y enredos. Aunque el cuerpo usa enzimas para controlar estas estructuras, los errores en esta regulación pueden alterar las funciones celulares y pueden contribuir a enfermedades graves, incluidos el cáncer y los trastornos neurodegenerativos.
Para combatir grandes enfermedades, una comprensión más profunda de los enredos de ADN es crucial. Los métodos de laboratorio actuales para analizar estas estructuras a menudo son molestos y son delicados; Sin embargo, una nueva iniciativa de investigación internacional dirigida por la Universidad de Sheffield ha automatizado este proceso. Al integrar un microscopio de potencia atómica con software de computadora avanzado e inteligencia artificial, el equipo ahora puede visualizar, rastrear y medir las moléculas de ADN con detalles sin precedentes.
Los hallazgos de este estudio se detallan en el documento «Cuantificación de la complejidad en las estructuras de ADN con microscopía de potencia atómica con alta resolución», publicada en Comunicación de la naturaleza. Este trabajo marca un progreso importante en la topología de ADN, el estudio de cómo las formas de ADN pueden influir en su función. Los investigadores ahora pueden analizar estas formas a nivel de escala nano, donde la precisión es crucial: un nanómetro es igual a una mil millones de un metro.
La profesora Alice Pyne, quien supervisó la investigación, enfatizó el avance de este estudio. Las nuevas técnicas de imagen del equipo pueden generar ideas estructurales muy detalladas de complejos de ADN individuales en solo unos segundos, una tarea que anteriormente necesitaba horas de trabajo. Esta innovación tiene el potencial de aumentar nuestra comprensión de los diferentes procesos celulares, especialmente durante la replicación del ADN y cómo las estructuras complejas influyen en las interacciones proteicas con el genoma.
El coautor Dr. Sean Colloms de la Universidad de Glasgow enfatizó la importancia de mapear rangos y botones de ADN, mientras que el papel de las topoisomerasas estudió y las enzimas que ayudan a estos nudos a interrumpir. La capacidad de distinguir qué segmento de ADN cruza sobre otras cruces, hace que los investigadores puedan distinguir entre tipos de nudos, un factor clave en sus estudios.
El microscopio de potencia atómica funciona de manera diferente a la luz tradicional o los microscopios electrónicos; Utiliza una pequeña sonda para medir físicamente las muestras, lo que la hace experta en el análisis de nano escala de las superficies. Dušan Račko de la Academia de Ciencias Eslovaco ha notado sobre el progreso del estudio en simulaciones moleculares, lo que sugiere que el desarrollo de modelos avanzados puede generar una gran cantidad de estructuras moleculares que pueden entrenar futuros marcos de IA y profundizar nuestra comprensión de la topología de ADN.
Esta investigación es el resultado de la cooperación entre seis instituciones del Reino Unido, Eslovaquia y Francia, para ilustrar un intento conjunto de abordar la complejidad de la estructura y función del ADN en los procesos celulares. La automatización exitosa del análisis de ADN no solo allana el camino para futuros descubrimientos en la investigación genética, sino que posiblemente acelera el desarrollo de tratamientos para enfermedades vinculadas a trastornos del ADN.
