Predecir la flexibilidad de movimiento del ADN a nivel molecular

Tanto en física como en química, la escala mesoscópica se refiere a la escala de longitud en la que se puede estudiar las propiedades de un material o fenómeno, sin tener que discutir el comportamiento de los átomos individuales. En una modelización mesoscópica, las escalas atómicas se fusionan con la escala continua, por lo que son bastante difíciles de desarrollar.

Un nuevo modelo de la flexibilidad del ADN ha sido desarrollado por Kim López-Güell, estudiante de Maths4Life, junto con la Dra. Federica Battistini y bajo la supervisión del Dr. Modesto Orozco en el laboratorio de Modelización Molecular y Bioinformática del Instituto de Investigación en Biomedicina (IRB Barcelona). Usando un programa computacional de bajo coste, el modelo desarrollado, que tiene en cuenta la aproximación multimodal y la armónica, proporciona resultados de calidad sin precedentes. El modelo se caracteriza por ser preciso y eficiente a nivel computacional, esto lo convierte en una alternativa para explorar la dinámica de segmentos largos de ADN, teniendo la posibilidad de acercarse a la escala de la cromatina.

“Este trabajo representa un hito en la simulación mesoscópica del ADN. Presenta un estudio sistemático y comprensivo de las correlaciones de movimiento en el ADN y un nuevo método para capturarlas” señala la Dra. Battistini, investigadora postdoctoral del IRB Barcelona.

En colaboración Centro de Excelencia para la Investigación Biomolecular Computacional “BioExcel”, este trabajo genera un mayor entendimiento del ADN dependiente de secuenciación a nivel de resolución de pares de bases. Este tema se ha estudiado por décadas con diferentes aproximaciones y simplificaciones sin lograr un modelo multimodal. El método desarrollado permite una descripción local y global con una alta precisión para simulaciones moleculares a nivel atómico y mediciones experimentales.

El nuevo modelo permite pronosticar la flexibilidad de movimiento del ADN a nivel molecular. (Imagen: IRB Barcelona)

El movimiento del ADN como eje

La dinámica molecular es una técnica computacional que permite simular el movimiento del ADN, su plegamiento dimérico, trimérico o tetramérico, o incluso su interacción con proteínas y fármacos. Los científicos estudian así procesos que ocurren en escalas de tiempo que van de los picosegundos a los minutos, y que aplican a sistemas moleculares de diversos tamaños, vitales para la investigación de las funciones celulares y el sistema de las enfermedades.

Este estudio aclara cómo funciona el movimiento del ADN, con un costo bajo en el cálculo computacional que puede predecir la flexibilidad y la conformación de cadenas largas de ADN, lo cual se podría extender a dúplex de ARN y a un potencial estudio de polímeros largos. La comunidad científica que trabaja con simulaciones de ácidos nucleicos se podría beneficiar de este nuevo modelo.

El equipo de investigación expone los detalles técnicos de su modelo en la revista académica Nucleic Acids Research, bajo el título “Correlated motions in DNA: beyond base-pair step models of DNA flexibility”. (Fuente: IRB Barcelona)