Images
- Un consorci internacional liderat per l'IRB Barcelona ha
elaborat el primer atles complet que mostra com la seqüència de l'ADN en determina la forma, la flexibilitat i els moviments a nivell d'hexàmers. - Aquestes propietats físiques influeixen en com l'ADN interactua amb les proteïnes i s'organitza dins de la cèl·lula, i són essencials per entendre com es regula genoma.
- L'anàlisi dels 2.080 hexàmers únics mitjançant simulacions de dinàmica molecular de llarga durada aporta indicis de que aquest comportament físic de l'ADN ha influït en l'evolució del genoma.
La seqüència de l'ADN no només conté les instruccions necessàries per produir proteïnes. L'ordre de les quatre lletres (A, T, C i G) també determina com es doblega la molècula, fins a quin punt es pot deformar i com interactua amb altres components cel·lulars. Aquestes propietats influeixen en processos fonamentals i poden condicionar com es regula el genoma.
Un estudi internacional liderat per l’IRB Barcelona presenta ara la caracterització més completa fins a la data d’aquest “codi físic” de l’ADN. En aquest treball, publicat a Nature Communications, s’analitzen els 2.080 hexàmers únics mitjançant simulacions de dinàmica molecular. Per dur a terme aquesta caracterització, 14 grups de l'Ascona B-DNA Consortium van treballar durant tres anys en la simulació de dues rèpliques de 190 fragments d'ADN de doble hèlix, cadascun de 20 parells de bases de longitud. En conjunt, les simulacions van generar uns 250 terabytes de dades amb resolució atòmica.
"Per funcionar, l'ADN s'ha de doblegar, obrir i interactuar amb nombroses proteïnes. Per això, conèixer com la naturalesa de la seqüència condiciona el seu comportament físic és essencial per comprendre la regulació i l'evolució del genoma, més enllà de la informació continguda als gens", explica el Dr. Modesto Orozco, investigador ICREA, cap del laboratori de Modelització Molecular i Bioinformàtica de l’IRB Barcelona i catedràtic de la Universitat de Barcelona, que ha liderat l’estudi.
Una molècula dinàmica
L'atles mostra que fragments d'ADN amb una composició similar poden comportar-se de manera molt diferent depenent de l'ordre de les bases. La durada de les simulacions també ha permès observar fenòmens poc freqüents, com obertures transitòries i desenvolupaments parcials de la doble hèlix.
"Hem pogut observar tant el comportament habitual de cada seqüència com moviments excepcionals que normalment queden fora de l'abast de les simulacions. El resultat és un mapa de referència per entendre la diversitat física de l'ADN", assenyala Dra. Federica Battistini, primera autora del treball, Professora de la Universitat de Barcelona i investigadora de l'IRB Barcelona.
Una petjada en l'evolució del genoma
L'equip va voler saber si aquestes propietats físiques havien influït en l'evolució del genoma. Per això, va estudiar regions que no contenen instruccions per produir proteïnes i va observar que les seqüències més freqüents solen resistir millor els petits canvis: encara que se substitueixi una de les seves lletres, la seva forma i els seus moviments gairebé no s'alteren.
Tot i que la tendència observada és moderada, els resultats suggereixen que l‟evolució hauria afavorit seqüències capaces de conservar les propietats físiques necessàries per al funcionament de l‟ADN.
Les dades generades s'han posat a disposició de la comunitat científica seguint les principis FAIR. Aquest recurs es pot utilitzar per desenvolupar models computacionals simplificats i sistemes d'intel·ligència artificial capaços de representar l'ADN i la cromatina a escales més grans.
En aquest treball de recerca han participat els 14 grups de l'Ascona B-DNA Consortium, amb participació d'institucions d'Espanya, França, Regne Unit, Estats Units, Alemanya, Polònia, Suïssa, Uruguai i Lituània. Ha rebut finançament de la Comissió Europea, a través de BioExcel i el projecte MDDB; del Ministeri espanyol de Ciència, Innovació i Universitats; de l'Instituto de Salud Carlos III; del Fons Europeu de Desenvolupament Regional; i de la Generalitat de Catalunya, mitjançant AGAUR. També ha comptat amb recursos de computació del Barcelona Supercomputing Center i altres infraestructures internacionals.
Article de referència:
hexABC seeking the physical code of DNA
Federica Battistini, Miłosz Wieczór, Adam Hospital, Marco Pasi, Juan Pablo Arcón, Israel Serrano-Chacón, Alba Sala, Subhamoy Deb, Agustín García-Doñate, Matthew Burman, Elliot W. Chan, Liwei Chang, Gabriela da Rosa, Jorge R. Espinosa, Gia Linh Hoang, Kazi A. Hossain, Michał Jurkowski, Romain Poupon, Rahul Sharma, Ran Sun, Thomas C. Bishop, Paolo Carloni, Thomas E. Cheatham III, Rosana Collepardo-Guevara, Jacek Czub, Pablo D. Dans, Sarah A. Harris, Charles Laughton, Rodrigo Galindo-Murillo, John H. Maddocks, Agnes Noy, Alberto Pérez, Daiva Petkevičiūtė-Gerlach & Modesto Orozco
Nature Communications (2026) DOI: 10.1038/s41467-026-74390-5
IRB Barcelona
L’Institut de Recerca Biomèdica (IRB Barcelona) treballa per aconseguir una vida lliure de malalties. Desenvolupa una recerca multidisciplinària d’excel·lència per curar el càncer i altres malalties vinculades a l'envelliment. Treballa establint col·laboracions amb la indústria farmacèutica i els principals hospitals per fer arribar els resultats de la recerca a la societat a través de la transferència de tecnologia, i du a terme diferents iniciatives de divulgació científica per mantenir un diàleg obert amb la ciutadania. L’IRB Barcelona és un centre internacional que acull al voltant de 400 investigadors de més de 30 nacionalitats. Reconegut com a Centre d'Excel·lència Severo Ochoa des de 2011, és un centre CERCA i membre del Barcelona Institute of Science and Technology (BIST).
