Investigadores han descubierto un tipo de movimiento molecular previamente desconocido dentro de las gotas de ADN, lo que podría revolucionar nuestra comprensión de los procesos celulares y allanar el camino para biomateriales avanzados. Este hallazgo podría conducir a avances significativos en medicina y ciencia de materiales.
Científicos de la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz, el Instituto Max Planck de Investigación de Polímeros y la Universidad de Texas en Austin han observado que las moléculas invitadas, al entrar en gotas hechas de polímeros de ADN, no se difunden aleatoriamente. En cambio, se mueven a través de las gotas de manera ordenada, formando un frente nítido, similar a una onda. "Este es un comportamiento completamente inesperado", explica Weixiang Chen del Departamento de Química de la JGU. Sus hallazgos fueron publicados en la revista Nature Nanotechnology.
En el modelo de difusión clásico, las moléculas en los líquidos se extienden gradualmente. Por ejemplo, cuando se agrega una gota de tinte azul al agua, el color se dispersa lentamente. Sin embargo, las moléculas invitadas en las gotas de ADN se comportan de manera diferente. Según el profesor Dr. Andreas Walther del Departamento de Química de la JGU, "Las moléculas se mueven de una manera estructurada y controlada que contradice los modelos clásicos, asemejándose a una onda molecular o a un límite en movimiento".
El equipo de investigación utilizó gotas hechas de miles de hebras individuales de ADN, también conocidas como condensados biomoleculares. La característica única de estas gotas es que sus propiedades se pueden ajustar con precisión utilizando la estructura del ADN y parámetros como la concentración de sal. Estas gotas también tienen relevancia en las células biológicas, que utilizan condensados similares para organizar una bioquímica compleja sin membranas. Chen afirma: "Nuestras gotas sintéticas forman así un excelente sistema modelo para imitar y comprender mejor los procesos naturales". Los investigadores introdujeron hebras de ADN "invitadas" especialmente diseñadas en las gotas de ADN, que podían reconocer y unirse específicamente al interior de las gotas. El nuevo movimiento de las moléculas invitadas se atribuye al principio de llave-cerradura, donde el ADN agregado y el ADN presente en la gota se unen entre sí. Esto crea un estado dinámico, que es un fenómeno completamente nuevo en los materiales blandos, según Chen.
Estos hallazgos son importantes no solo para comprender la física de los materiales blandos, sino también para los procesos químicos en las células. Walther sugiere: "Podrían ser una de las piezas que faltan en el rompecabezas para comprender cómo las células regulan las señales y organizan los eventos moleculares". Esto es particularmente interesante para tratar enfermedades neurodegenerativas, donde las proteínas migran desde los núcleos celulares al citoplasma y forman condensados. A medida que envejecen, estos pasan de un estado dinámico a uno más sólido, formando fibrillas problemáticas. Walther concluye: "Es al menos concebible que estos procesos de envejecimiento puedan ser influenciados con la ayuda de nuestros hallazgos, lo que abriría una opción de tratamiento completamente diferente para las enfermedades neurodegenerativas a largo plazo".