ADN-ul poate imita funcţiile proteinelor prin plierea în structuri tridimensionale elaborate, potrivit unui studiu publicat miercuri. Descoperirile sunt esenţiale pentru crearea de noi instrumente bazate pe ADN, care au fost folosite şi pentru detectarea rapidă a SARS-CoV-2 în pandemia de Covid-19.
Într-un studiu publicat miercuri, în revista Nature, şi realizat de realizat de oameni de ştiinţă de la Weill Cornell Medicine şi de la Heart, Lung, and Blood Institute, parte a Institutelor Naţionale de Sănătate din Statele Unite (NHLBI), cercetătorii au folosit tehnici de imagistică de înaltă rezoluţie pentru a dezvălui structura nouă şi complexă a unei molecule de ADN pe care au creat-o şi care imită activitatea unei proteine numite proteina verde fluorescentă (GFP).
GFP, care a fost derivată din meduze, a devenit un instrument de laborator important, funcţionând ca o etichetă fluorescentă, respectiv un semnal luminos în celule.
Noile descoperiri avansează ştiinţa privind modul în care ADN-ul poate fi făcut să se plieze în forme complexe şi îi vor ajuta pe cercetători să construiască astfel de molecule de ADN pentru o varietate de aplicaţii clinice şi de laborator.
Spre exemplu, un marker fluorescent format integral din ADN care imită GFP ar fi adesea ideal pentru marcarea unor structuri de ADN vizate în studiile biologice şi în kiturile de testare pentru diagnosticare şi ar fi relativ ieftin de realizat.
„Aceste descoperiri ne schimbă cu adevărat înţelegerea a ceea ce putem face cu ADN-ul", a declarat co-autorul studiului, dr. Samie Jaffrey, profesor de farmacologie la Centrul de Cancer al Weill Cornell Medicine.
În natură, ADN-ul există în cea mai mare parte într-o formă bicatenară, de „scară răsucită" sau „elicoidală", şi serveşte ca un depozit relativ stabil de informaţii genetice.
Toate celelalte procese biologice complexe din celule sunt realizate de alte tipuri de molecule, în special de proteine.
Anul trecut, Dr. Jaffrey şi colegii săi au raportat descoperirea unei astfel de molecule: un ADN monocatenar care se pliază într-un mod care îi permite să imite activitatea GFP.
Molecula de ADN, pe care dr. Jaffrey a numit-o „salată" pentru culoarea emisiilor sale fluorescente, funcţionează prin legarea la o altă moleculă organică mică, un „fluorofor" potenţial fluorescent, similar cu cel din GFP, şi prin strângerea acestuia într-un mod care îi activează capacitatea de a deveni fluorescent.
Cercetătorii au demonstrat combinaţia moleculă salată-fluorofor ca fiind o etichetă fluorescentă pentru detectarea rapidă a SARS-CoV-2, cauza Covid-19.
Echipa a descoperit molecula de ADN prin realizarea mai multor structuri monocatenare şi prin depistarea acelora care au capacitatea de a activa fluoroforul, dar nu ştiau ce structură folosea molecula pentru a dobândi această capacitate.
În cadrul cercetării, echipa a fost folosite tehnici avansate de imagistică structurală, inclusiv microscopia crioelectronică, pentru a determina structura moleculei la o rezoluţie la scară atomică.
Aşa au descoperit că molecula se pliază într-o formă care are în centru o joncţiune cu patru căi de ADN, de un tip nemaiîntâlnit până acum, care înconjoară fluoroforul într-un mod care îl activează.
Ei au observat, de asemenea, că pliurile moleculei sunt susţinute împreună prin legături între nucleobaze - blocurile de construcţie ale ADN-ului care sunt adesea denumite „literele" - alfabetul de patru litere al ADN-ului: A (adenină), G (guanină), T (timină), C (citozină) – cele 4 litere reprezintă compuşii de bază din structura ADN-ului. Din combinaţiile acestora rezultă varietatea de proteine care intră în alcătuirea organismelor).
„Ceea ce am descoperit nu este ADN-ul care încearcă să se comporte ca o proteină; este un ADN care face ceea ce face GFP, dar în modul său propriu, special", a declarat cercetătorul principal al NHLBI, dr. Adrian R. Ferré-D'Amaré.
Cercetătorii au menţionat că descoperirile ar trebui să accelereze dezvoltarea moleculelor de ADN fluorescente, cum este şi molecula-salată, pentru testele de diagnosticare rapidă, precum şi o serie de alte aplicaţii ştiinţifice în care este de dorit o etichetă fluorescentă bazată pe ADN.
„Studii ca acesta vor fi esenţiale pentru crearea de noi instrumente bazate pe ADN", a declarat dr. Jaffrey.
(Foto articol: Ilustraţie care arată structura moleculei „salată", un ADN care leagă şi activează fluorofori derivaţi din proteina verde fluorescentă. Credit: Luiz F.M. Passalacqua).
