Científics aconsegueixen les primeres simulacions estables de cristalls d'ADN

Representació dels tres sistemes cristal·lins estudiats en aquest treball, que contenen respectivament (d'esquerra a dreta) 27, 24 i 36 molècules doble-bri d'ADN. Pablo Dans Puiggròs, IRB Barcelona
Representació dels tres sistemes cristal·lins estudiats en aquest treball, que contenen respectivament (d'esquerra a dreta) 27, 24 i 36 molècules doble-bri d'ADN. Pablo Dans Puiggròs, IRB Barcelona

L'avanç aconseguit per investigadors de l'IRB Barcelona permet estudiar la funció  de cada component molecular en l'estabilitat i conformació dels vidres d'ADN.

Les noves tècniques de simulacions moleculars reduirien el temps i el cost d'obtenció de cristalls en laboratori.

La cristal·lografia de raigs X ha estat la tècnica més usada des del naixement de la biologia estructural per determinar l'estructura en tres dimensions de les biomolècules, els compostos químics que es troben en els organismes vius. Aquesta tècnica podria optimitzar-se si s’aconeguessin conèixer les interaccions entre les biomolècules amb el seu entorn cristal·lí i les forces moleculars que estabilitzen els vidres.

Un estudi publicat a la revista Chem, del grup Cell, i elaborat per investigadors de l'Institut de Recerca Biomèdica (IRB Barcelona), ha aconseguit per primer cop simulacions estables de cristalls d'ADN. Aquesta fita ha permès explicar la importància dels additius químics que s'usen experimentalment per aconseguir les condicions de cristal·lització i obtenir cristalls estables en el laboratori.

"El primer beneficiari d'estudi és la comunitat de biofísics i fisicoquímics computacionals, que compten ara amb una referència i protocols clars per obtenir simulacions estables de cristalls d'ADN", afirma Pablo D. Dans, investigador postdoctoral de l'IRB Barcelona.

L'estudi liderat per Modesto Orozco, cap del laboratori de Modelització Molecular i Bioinformàtica, fa la descripció més detallada a nivell atòmic de les propietats de sistemes cristal·lins amb ADN presentada fins la data.

"A llarg termini, la simulació de diversos cristalls obtinguts en diferents condicions experimentals hauria de permetre anticipar i predir l'efecte d'un additiu químic donat, i guiar als cristal·lògrafs en els seus experiments reduint considerablement els costos i els temps d'obtenció de cristalls", subratlla Modesto Orozco, catedràtic de la Facultat de Química de la Universitat de Barcelona, que lidera un dels laboratoris referents al món en computació i simulació de biomolècules.

L'estudi ha rebut fons del Consell Europeu de Recerca (ERC en les seves sigles en anglès), a través del projecte ERC Advanced Grant (SimDNA) atorgat a Modesto Orozco, i del Consorci Europeu de Centres de Supercomputació a través de la beca PRACE 12th Call, atorgada als tres autors de l'estudi.

 

 

Article de referència:

Antonija Kuzmanic, Pablo D. Dans and Modesto Orozco.

An in-depth look at DNA crystals through the prism of molecular dynamics simulations
Chem (2019) DOI: 10.1016/j.chempr.2018.12.007