Investigadors identifiquen seqüències d'ADN que en modifiquen l'estructura segons l'entorn

El 1953 es va descobrir l'estructura principal de l'ADN com una doble hèlix. Aquesta biomolècula té una gran flexibilitat, per tant, és possible trobar una gran varietat d'estructures diferents. L'ADN compta amb quatre bases nitrogenades, citosina (C), guanina (G), adenina (A) i timina (T); que s'ubiquen al centre de l'estructura en forma de parells de bases. En la doble hèlix, els parells de bases es formen G amb C i A amb T, però hi ha casos com el i-motif, també conegut com a i-ADN, que posseeix una formació de parells C:C. Aquesta estructura es pot donar de manera transitòria en certs moments del cicle cel·lular, però la seva funció és desconeguda.

Investigadors de l'IRB Barcelona, liderats pel Dr. Modesto Orozco, en col·laboració amb la Dra. Nuria Escaja del Departament de Química Inorgànica i Orgànica de la Universitat de Barcelona i el Dr. Carlos González de l'Institut de Química Física Rocasolano (CSIC), van aconseguir caracteritzar dues conformacions diferents d’una molècula d’ADN dependent del pH, mitjançant Ressonància Magnètica Nuclear (RMN). A més, s'ha descrit aquesta transició amb estudis de dinàmica molecular, demostrant que no cal el desplegament de el i-motif per passar d'una conformació a una altra. Aquest és el primer cas descrit de canvi conformacional de i-ADN i reflecteix la plasticitat que poden tenir aquestes estructures.

La investigació, publicada a The Journal of the American Chemical Society, és la continuació d'un treball, publicat anteriorment, en què es descriu el comportament d'uns i-motifs peculiars, estables en entorns neutres. A l'actual article s'ha aprofundit en el comportament d'algunes seqüències en entorns amb diferent acidesa (diferent pH). Aquestes estructures es poden formar de manera transitòria en certs moments del cicle cel·lular, però la seva funció encara no és coneguda i és objecte d'estudi.

Avanç tecnològic en biomedicina

La nanotecnologia té per objectiu manipular de manera precisa els àtoms i molècules per a la fabricació de productes a microescala. Aquesta tecnologia relativament nova té un camp d'aplicació molt ampli, que inclou diferents disciplines de la ciència tan diverses com la ciència de superfícies, química orgànica, biologia molecular, física dels semiconductors, micro fabricació i biomedicina, entre d'altres.

Aquest treball suposa un avenç important en la compressió de l'ADN però, sobretot, de la variant i-ADN. Aquesta biomolècula i els canvis possibles a la seva estructura poden participar en la modulació dels gens i, alhora, també està implicada en el desenvolupament de la nanotecnologia. "L'existència de biomolècules com la descrita en aquest estudi, que són capaces de modificar-ne l'estructura, permeten l'obtenció de dispositius tecnològics a escala nanomètrica", assenyala el Dr. Israel Serrano, investigador postdoctoral de l'IRB Barcelona i primer autor de l'estudi.

Aquesta investigació va ser finançada pel Ministeri de Ciència i Innovació, Centre d'Excel·lència per HPC H2020 European Commission, BioExcel-2 Centre d'Excel·lència per Computational Biomolecular Research i l'Institut de Salut Carlos III-Institut Nacional de Bioinformàtica. En aquesta investigació ha estat clau la instrumentació del laboratori “Manuel Rico”, node de la xarxa de laboratori de RMN de biomolècules, una Infraestructura Científica i Tècnica Singular (ICTS).

Article relacionat:
pH-Dependent Capping Interactions Induce Large-Scale Structural Transitions in i‐Motifs
Israel Serrano-Chacón, Bartomeu Mir, Lorenzo Cupellini, Francesco Colizzi, Modesto Orozco*, Núria Escaja*, and Carlos González*.
The Journal of the American Chemical Society (2023). DOI: 10.1021/jacs.2c13043