La separación de las dos hebras del ADN es un proceso que ocurre en millonésimas de segundo, lo que dificulta su estudio experimental, y hace necesaria la simulación computacional. Tras cuatro años de puesta a punto de un modelo físico efectivo y el uso masivo del supercomputador Mare Nostrum, investigadores del Institut de Recerca Biomèdica (IRB Barcelona) y el Barcelona Supercomputing Center (BSC) han logrado realizar la primera simulación realista de la apertura del ADN a alta resolución. Es un proceso clave para entender la actividad de los genes y la replicación del ADN.
Los investigadores Modesto Orozco, jefe del grupo de Modelización y bioinformática del IRB Barcelona, Catedrático de Bioquímica de la UB y director del Departamento de Ciencias de la Vida del BSC, y Alberto Pérez, investigador Juan de la Cierva en el BSC, actualmente en la Universidad de California San Francisco (Estados Unidos), publican los resultados en la revista líder mundial en química, Angewandte Chemie.
Alberto Pérez explica que “gran parte de las funciones del ADN se dan al separarse sus dos cadenas cuando, por ejemplo, se tiene que replicar durante la división celular o en procesos de reparación. Con este estudio proponemos un mecanismo para este proceso, que a su vez, guiará a nuevos experimentos para su corroboración final”.
Los investigadores han estudiado un fragmento pequeño de ADN, de 12 pares de bases (el genoma humano tiene unos 3.000 millones de pares de bases), y han obtenido 10 millones de fotos estructurales que muestran la película de cómo se despliega. En este proceso han revelado dos rutas principales que llevan del estado de su estructura natural plegada a la forma desplegada. “Este proyecto”, explica Orozco, “es parte de un objetivo mayor del laboratorio: intentar comprender los cambios que sufre la estructura del ADN según los procesos biológicos que ocurren dentro de la célula, como la expresión y represión de genes o la replicación o transcripción del ADN.”
El ADN contiene la información genética de los seres vivos y su estructura de doble hélice fue descubierta hace ya más de 50 años por Watson y Crick. El ADN y las proteínas que lo modifican son las dianas terapéuticas más importantes en diversas patologías y de manera especial en cáncer. El trabajo del IRB Barcelona proporciona una visión detallada del mecanismo por el cual tiene lugar uno de los procesos más importante en el ADN y abre nuevas expectativas sobre la conexión entre propiedades físicas, funcionalidad y efecto farmacológico. El objetivo último es que la suma de nuevos avances conviertan al ADN en una diana farmacológica universal.
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Referencia bibliográfica:
Alberto Péres y Modesto Orozco, "Real-time Atomistic Description of DNA Unfolding", Angewandte Chemie (2010). doi: 10.1002/ange.201000593 Angewandte Chemie - International Edition (2010) doi: 10.1002/anie.201000593
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Vídeo disponible donde se observa en la escala del microsegundo el despliegue de un fragmento de ADN.
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