Os
investigadores da Northwestern demonstraram como a manipulação da química do DNA
pode alterar a sua estrutura, flexibilidade e permitir a realização de novos
materiais úteis na medicina e nas ciências da vida, de acordo com um estudo publicado
na Science Advances . A equipe foi liderada por Chad Mirkin, Ph.D.,
professor de Medicina na Divisão de Hematologia e Oncologia, Professor de
Química George B. Rathmann no Weinberg College of Arts and Sciences da
Northwestern e diretor do Instituto Internacional de Nanotecnologia. "Este
estudo serve como uma prova de princípio para demonstrar como o pesquisador
pode projetar e preparar estrategicamente sistemas de DNA cujas estruturas
podem ser alternadas para realizar arquiteturas com diferentes formas,
flexibilidades e reatividades", disse Zhenyu (Henry) Han, estudante de
graduação. no laboratório Mirkin e autor principal do estudo. Durante processos
biológicos, como a transcrição do DNA, o DNA pode dobrar-se para formar um
círculo através do processo de ciclização do DNA. Isso permite que o DNA
interaja com as proteínas circundantes de uma forma que as fitas lineares em
forma de bastonete não conseguem. No estudo atual, os pesquisadores usaram o
design químico para adaptar as condições que determinam a ciclização do DNA
para entender melhor como ocorrem os processos naturais e também para criar
novos biomateriais compostos de DNA e proteínas com formas incomuns.
“Em vez de
focar no papel genético do DNA como modelo da vida, estamos interessados em explorar como o DNA pode ser
usado como um elemento estrutural programável que
permite interações de ligação reversíveis entre materiais em nanoescala, incluindo aqueles
encontrados na natureza, como proteínas”, disse Mirkin. . Primeiro, os cientistas do laboratório Mirkin
projetaram e prepararam fitas de DNA — sequências das bases de DNA adenina,
citosina, guanina e timina ligadas entre si. A hibridização de DNA ocorre
quando duas moléculas complementares de DNA fita simples se unem para formar
uma molécula fita dupla, ou hélice de DNA — a adenina se liga à timina e a
citosina se liga à guanina. Os cientistas inseriram uma ou mais bases não
hibridizadas na sequência, tornando a fita de DNA mais flexível para formar uma
estrutura circular.
"Descobrimos que se introduzirmos regiões com pelo menos uma única base de DNA desemparelhada, o DNA se torna mais flexível e pode formar um círculo", disse Han. Os cientistas também descobriram que, ao introduzir cadeias de ADN que se ligam a estas regiões inicialmente não emparelhadas, os círculos de ADN se desfaziam para favorecer cadeias poliméricas longas, lineares e mais rígidas. Ao remover essas cadeias complementares, os cientistas poderiam facilmente reverter o DNA do sistema de volta à estrutura cíclica. No geral, as descobertas destacam a utilidade do DNA como um bloco de construção programável para a construção de polímeros dinâmicos e materiais em nanoescala, como fibras, géis e plásticos, ou cristais coloidais projetados com DNA, que foram pioneiros pelo laboratório Mirkin nas últimas três décadas. Além disso, as descobertas destacam a variedade de maneiras pelas quais a química do DNA pode ser usada para manipular reações entre moléculas no laboratório e em sistemas biológicos, de acordo com Mirkin. "Do ponto de vista da nanotecnologia, podemos usar o DNA para sintetizar materiais únicos e úteis desde o projeto e programar a organização de nanopartículas inorgânicas e outras biomoléculas, como proteínas", disse Mirkin. “Estamos aprendendo mais sobre o mundo que nos rodeia e usando esse conhecimento para produzir biomateriais que acabarão por ter um impacto positivo nas pessoas”.
Fonte: https://phys.org/
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