Observen per primera vegada a alta resolució com es desplega l'ADN

D'esquerra a dreta i de dalt a baix, moviments de l'estructura de l'ADN que permeten fer-se una idea sobre el mecanisme pel qual l'ADN comença a desplegar-se. (© A. Pérez)
D'esquerra a dreta i de dalt a baix, moviments de l'estructura de l'ADN que permeten fer-se una idea sobre el mecanisme pel qual l'ADN comença a desplegar-se. (© A. Pérez)

Aquest és un procés clau per entendre l’activitat dels gens i la replicació de l’ADN i per, en un futur, dissenyar fàrmacs per a modular-les.

La separació de les dues fibres de l’ADN és un procés que passa en milionèsimes de segons, el què dificulta enormement l’estudi experimental, fent necessària la simulació computacional. Després de quatre anys de posada a punt d’un model físic efectiu i l’ús massiu del supercomputador MareNostrum, investigadors de l’Institut de Rercerca Biomèdica (IRB Barcelona) i el Barcelona Supercomputing Center (BSC) han aconseguit realitzar la primera simulació realista de l’obertura de l’ADN a alta resolució. Els investigadors Modesto Orozco, cap de grup Modelització i bioinformàtica de l’IRB Barcelona, catedràtic de Bioquímica de la UB i director del Departament de Ciències de la Vida del BSC, i Alberto Pérez, investigador Juan de la Cierva al BSC, actualment a la Universitat de Califòrnia San Francisco (Estats Units), publiquen els resultats a la revista líder mundial en química, Angewandte Chemie.

Alberto Pérez explica que “gran part de les funcions de l’ADN es donen quan se separen les dues cadenes, per exemple, a la replicació durant la divisió cèl·lula o en processos de reparació. Amb aquest estudi proposem un mecanisme per a aquest procés, que al seu torn, guiarà cap a nous experiments per a la seva corroboració final”.

Els investigadors han estudiat un fragment petit d’ADN, de 12 parells de bases (el genoma humà té uns 3.000 milions de parells de bases), i han obtingut 10 milions de fotos estructurals que mostren la pel·lícula de com es desplega. En aquest procés han revelat dues rutes principals que condueixen de l’estat de la seva estructura natural plegada a la forma desplegada. “Aquest projecte”, explica Orozco, “forma part d’un objectiu més gran del laboratori: intentar comprendre els canvis que pateix l’estructura de l’ADN segons els processos biològics que passen dins la cèl·lula, como l’expressió i repressió de gens o la replicació o transcripció de l’ADN.”

L’ADN conté la informació genètica dels éssers vius i la seva estructura de doble hèlix va ser descoberta fa més de 50 anys per Watson i Crick. L’ADN i les proteïnes que el modifiquen són les dianes terapèutiques més importants en diverses patologies i de manera especial en càncer. El treball de l’IRB Barcelona proporciona una visió detallada del mecanisme pel qual té lloc un dels processos més importants en l’ADN i obre noves expectatives sobre la connexió entre propietats físiques, funcionalitat i efecte farmacològic. L’objectiu últim és que la suma de nous avenços facin de l’ADN una diana farmacològica universal.

 

Article de referència:
Real-time Atomistic Description of DNA Unfolding. Alberto Pérez and Modesto Orozco.
Angewandte Chemie (2010). doi: 10.1002/ange.201000593
Angewandte Chemie - International Edition (2010) doi: 10.1002/anie.201000593

 
Veure video(35")

En el video, s’observa en l’escala del microsegon i amb detall atòmic el desplegament
d’un fragment d’ADN (368K, disolvente: agua/piridina) © M. Orozco lab.