Pesquisadores descobriram um tipo de movimento molecular previamente desconhecido dentro de gotículas de DNA, potencialmente revolucionando nossa compreensão dos processos celulares e abrindo caminho para biomateriais avançados. Esta descoberta pode levar a avanços significativos na medicina e na ciência dos materiais.
Cientistas da Universidade Johannes Gutenberg de Mainz, do Instituto Max Planck de Pesquisa de Polímeros e da Universidade do Texas em Austin observaram que as moléculas convidadas, ao entrarem em gotículas feitas de polímeros de DNA, não se difundem aleatoriamente. Em vez disso, elas se movem através das gotículas de maneira ordenada, formando uma frente nítida, em forma de onda. "Este é um comportamento completamente inesperado", explica Weixiang Chen, do Departamento de Química da JGU. Suas descobertas foram publicadas na revista Nature Nanotechnology.
No modelo de difusão clássico, as moléculas em líquidos se espalham gradualmente. Por exemplo, quando uma gota de corante azul é adicionada à água, a cor se dispersa lentamente. No entanto, as moléculas convidadas nas gotículas de DNA se comportam de maneira diferente. De acordo com o Professor Dr. Andreas Walther, do Departamento de Química da JGU, "As moléculas se movem de uma maneira estruturada e controlada que contradiz os modelos clássicos, assemelhando-se a uma onda molecular ou a uma fronteira em movimento".
A equipe de pesquisa usou gotículas feitas de milhares de fitas individuais de DNA, também conhecidas como condensados biomoleculares. A característica única dessas gotículas é que suas propriedades podem ser precisamente ajustadas usando a estrutura do DNA e parâmetros como a concentração de sal. Essas gotículas também têm relevância em células biológicas, que usam condensados semelhantes para organizar bioquímica complexa sem membranas. Chen afirma: "Nossas gotículas sintéticas formam, portanto, um excelente sistema modelo para imitar e entender melhor os processos naturais". Os pesquisadores introduziram fitas de DNA "convidadas" especialmente projetadas nas gotículas de DNA, que podiam reconhecer e se ligar especificamente ao interior das gotículas. O novo movimento das moléculas convidadas é atribuído ao princípio chave-fechadura, onde o DNA adicionado e o DNA presente na gotícula se ligam um ao outro. Isso cria um estado dinâmico, que é um fenômeno completamente novo em materiais macios, de acordo com Chen.
Essas descobertas são importantes não apenas para entender a física dos materiais macios, mas também para os processos químicos nas células. Walther sugere: "Elas podem ser uma das peças que faltam no quebra-cabeça para entender como as células regulam os sinais e organizam os eventos moleculares". Isso é particularmente interessante para tratar doenças neurodegenerativas, onde as proteínas migram dos núcleos celulares para o citoplasma e formam condensados. À medida que envelhecem, eles transitam de um estado dinâmico para um estado mais sólido, formando fibrilas problemáticas. Walther conclui: "É pelo menos concebível que esses processos de envelhecimento possam ser influenciados com a ajuda de nossas descobertas, o que abriria uma opção de tratamento completamente diferente para doenças neurodegenerativas a longo prazo”.