Tecnología para predecir la deformación de estructuras de ADN inducida por moléculas de unión al ADN

Un equipo de investigación ha desarrollado con éxito una técnica que puede predecir rápidamente cambios morfológicos mecanoquímicos de las nanoestructuras de ADN. El equipo incluye al equipo de investigación del Profesor Dr. Do-Nyun Kim del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de Seúl.

Los resultados de este estudio fueron publicado El 31 de julio en la revista. Comunicaciones de la naturaleza.

La tecnología de origami de ADN, que utiliza las propiedades de autoensamblaje del ADN para diseñar y fabricar estructuras con las formas deseadas con precisión a nanoescala, tiene una alta aplicabilidad y se investiga activamente en campos avanzados de bioafinidad. En particular, está atrayendo la atención la tecnología que utiliza cambios ambientales dentro del cuerpo para cambiar la forma de las estructuras para realizar funciones necesarias.

Sin embargo, debido a la falta de tecnología de simulación y modelado por computadora capaz de comprender estos mecanismos variables, la implementación de tecnología variable se ha basado en experimentos iterativos y prueba y error. Ha habido una necesidad creciente de estudiar métodos eficaces para analizar rápidamente los mecanismos de deformación de estructuras basados ​​en las propiedades geométricas y mecánicas del ADN, que cambian con las condiciones ambientales.

Conscientes de este problema, el equipo de investigación descubrió una manera de predecir rápidamente cómo las estructuras de origami de ADN cambiarán de forma dependiendo de la concentración de moléculas unidas al ADN. En primer lugar, el equipo analizó los cambios geométricos y mecánicos en el ADN resultantes de la unión a una molécula de unión al ADN representativa, el bromuro de etidio (EtBr), mediante simulaciones de dinámica molecular.

Luego construyeron una relación entre la concentración de moléculas de unión y los cambios en las propiedades del ADN utilizando esta información calculada a nivel molecular y la aplicaron al análisis de la estructura del ADN. A través de este proceso, finalmente pudieron determinar rápidamente la deformación mecanoquímica de las estructuras de origami de ADN según los cambios en la concentración de bromuro de etileno.

Esta técnica se puede ampliar fácilmente para predecir cambios en las propiedades del ADN debido a la unión a otras moléculas de unión al ADN. También se pueden utilizar para diseñar estructuras de origami de ADN sintonizables que pueden cambiar su forma según la concentración de moléculas de unión o según el tipo de moléculas de unión, contribuyendo así en gran medida al avance de la nanotecnología de unión al ADN y a la investigación de diversas aplicaciones.

Mientras tanto, este estudio fue dirigido por el profesor Don Neon Kim del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad Nacional de Seúl y realizado por el profesor de investigación Lee Jae-young y el investigador Kim Yang-keun.