Pesquisadores da North Carolina State University usaram modelagem computacional para lançar luz sobre exatamente como as nanopartículas de ouro carregadas influenciam a estrutura do DNA e RNA
- o que pode levar a novas técnicas para manipular esses materiais genéticos.
O trabalho é uma promessa para o desenvolvimento de aplicações que podem armazenar e transportar informação genética, criar scaffolds personalizados para bioelectrónica e criar novas tecnologias de distribuição de drogas.
"Na natureza, a poucos metros de DNA são embalados firmemente em cada célula viva", diz Jessica Nash, um Ph.D. estudante no estado do NC e principal autor de um artigo sobre o trabalho. "Isso é possível porque o DNA é enrolado em torno de uma proteína carregada positivamente chamado de histona. Gostaríamos de ser capazes de moldar DNA usando uma abordagem similar que substitui a histona com uma nanopartícula de ouro cobrado. Então nós usamos técnicas computacionais para determinar exactamente como diferentes taxas de influenciar a curvatura de ácidos nucleicos -. ADN e ARN "
No modelo, os investigadores manipularam a carga das nanopartículas de ouro por adição ou remoção de ligandos carregados positivamente - moléculas orgânicas ligadas à superfície da nanopartícula. Isto permitiu-lhes determinar como o ácido nucleico respondeu a cada nível de carga. Uma animação de uma nanopartícula e ligantes de formação de uma cadeia de DNA está disponível em https://www.youtube.com/watch?v=kNpvPyc2bmc&feature=youtu.be.
"Isso permitirá que os pesquisadores sabem o que esperar - a quantidade de carga que eles precisam, a fim de obter a curvatura desejada no ácido nucleico", diz Yaroslava Yingling, um professor associado de ciência de materiais e engenharia no estado do NC e autor correspondente do papel.
"Nós usamos ligantes no modelo, mas há outras maneiras de manipular a carga das nanopartículas", diz Abhishek Singh, um pesquisador de pós-doutorado no estado do NC e co-autor do papel. "Por exemplo, se as nanopartículas e ácido nucleico está em solução, é possível alterar a carga por alteração do pH da solução."
O trabalho também é importante porque destaca o quão longe a investigação computacional veio em ciência dos materiais.
"Nossos modelos de grande escala são responsáveis por todos os átomos envolvidos no processo", diz Nan Li, Ph.D. estudante no estado do NC e co-autor do papel. "Este é um exemplo de como podemos usar hardware computacional avançada, como as GPUs - ou unidades de processamento gráfico - desenvolvido para uso em videogames, a realização de state-of-the-art simulações científicas."
A equipa de investigação está agora a construir sobre esses achados para criar novas nanopartículas com diferentes formas e químicas de superfície para obter ainda mais controle sobre a forma ea estrutura dos ácidos nucleicos.
"Ninguém chegou perto de igualar a eficiência da natureza quando se trata de acondicionamento e desembrulhando ácidos nucleicos", diz Yingling. "Estamos tentando fazer avançar nossa compreensão de exatamente como isso funciona."
