Los relojes de ADN han surgido como herramientas esenciales en la biosensación, la biológica y la terapéutica, pero su desarrollo es algo limitado debido a la falta de comprensión con respecto a sus estructuras terciarias y mecanismos de unión. Investigaciones recientes se han centrado en la importancia del adenosinetrifosfato (ATP) como un objetivo importante para el desarrollo de aptame, donde se ha informado que tal aptámero, 1301b, tiene ATP con una constante de disociación (KD) de aproximadamente 2.5 µm. A pesar de este progreso, la base estructural para el reconocimiento de ATP sigue siendo poco conocida, causando un mayor progreso.
Un equipo de investigadores del Instituto de Medicina de Hangzhou, parte de la Academia de Ciencias de China, ha progresado considerable en esta área, como se detalla en un estudio publicado en el procedimiento de la Academia Nacional de Ciencias. Bajo el liderazgo de los profesores Tan Weihong, Han Da y Guo Pei, el equipo determinó con éxito la estructura terciaria de un complejo vinculante de ADN Aptameer-ATP 1: 1. Este trabajo aclaró los mecanismos de reconocimiento relevantes e hizo posible la ingeniería de un pwter de ADN optimizado que muestra un impresionante KD submicromolar para la unión de ATP, lo que lo convierte en la mayor afinidad que se ha alcanzado hasta la fecha bajo portáula de ADN de unión a ATP.
Para lograr estos resultados, los investigadores utilizaron espectroscopía de resonancia magnética nuclear (RMN) para analizar las estructuras de solución de una variante más corta del aptame original, conocida como 1301b_v1, cuando se compleja con ATP. Descubrieron que esta estructura tiene una arquitectura en forma de «L», con el intercalado de ATP en una bolsa de unión formada por dos bucles internos. La unión se estabiliza aún más mediante enlaces de hidrógeno con guanina y pila de interacciones con bases adyacentes.
El estudio también mostró que los iones de magnesio (Mg²⁺) juegan un papel crucial en la facilitación de la formación de una estructura semifotal en 1301b_v1. Estos iones estabilizan el complejo de unión al neutrar a los grupos de fosfato cargados negativamente tanto en el ADN como en el ATP, lo que demuestra un mecanismo de reconocimiento adaptativo para ATP por el apto.
Para mejorar la afinidad vinculante, los investigadores introdujeron modificaciones 2′-O-metil en residuos importantes en el cruce central de Lake Appta. Esta modificación mejoró significativamente la afinidad de unión y la dependencia reducida de los iones Mg²⁺. La variante optimizada resultante logró un KD submicromolar de aproximadamente 0,7 μm mientras retuvo la especificidad para ATP.
Estos hallazgos subrayan el potencial intacto del ADN para formar estructuras terciarias complejas y para proporcionar información valiosa sobre el diseño de herramientas moleculares de ADN de alta calidad. Dichas afirmaciones tienen implicaciones prometedoras para diferentes aplicaciones, incluidos el diagnóstico y las estrategias terapéuticas específicas.
