Esquema y secuencia del motivo DX. Crédito: Pequeño (2023). DOI: 10.1002/pequeño.202300040
Investigadores del Instituto de ARN de la Universidad de Albany han demostrado un nuevo enfoque para el ensamblaje de nanoestructuras de ADN que no requiere magnesio. El método mejora la bioestabilidad de las estructuras, haciéndolas más útiles y confiables en una variedad de aplicaciones. El trabajo aparece en la revista. Pequeño este mes.
Cuando pensamos en el ADN, la primera asociación que nos viene a la mente es probablemente la genética: la estructura de doble hélice dentro de las células que alberga el modelo de crecimiento y reproducción de un organismo. Un área en rápida evolución de la investigación del ADN es la de las nanoestructuras de ADN: moléculas sintéticas compuestas de los mismos componentes básicos que el ADN que se encuentra en las células vivas, que se están diseñando para resolver desafíos críticos en aplicaciones que van desde el diagnóstico médico y la administración de fármacos hasta ciencia de los materiales y almacenamiento de datos.
«En este trabajo, ensamblamos nanoestructuras de ADN sin usar magnesio, que normalmente se usa en este proceso, pero presenta desafíos que, en última instancia, reducen la utilidad de las nanoestructuras que se producen», dijo Arun Richard Chandrasekaran, autor correspondiente del estudio e investigador principal. científico del Instituto RNA.
«Por ejemplo, el magnesio puede hacer que las nanopartículas de ADN se agrupen, lo que altera las características del fármaco que se administra. Esto puede interferir con la carga del fármaco en el cuerpo y, en última instancia, reducir la eficacia del fármaco. El magnesio también puede mejorar la actividad de las enzimas en el cuerpo . que degradan el ADN, reduciendo así la vida útil de las nanoestructuras en el cuerpo».
El equipo de investigación, que incluía a científicos de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign, ensambló cuatro tipos de nanoestructuras de ADN en seis iones metálicos diferentes, incluidos calcio, bario, sodio, potasio y litio, así como magnesio.
«Descubrimos que las nanoestructuras de ADN ensambladas en iones monovalentes (sodio, potasio, litio) son mucho más bioestables en comparación con las ensambladas en iones divalentes (magnesio y calcio)», dijo Chandrasekaran.
«Demostramos la amplia aplicabilidad de nuestros hallazgos al ensamblar cuatro tipos de nanoestructuras de ADN de diferentes complejidades y tamaños utilizando estos diferentes iones. Estos iban desde pequeños motivos de ADN como el motivo de cruce doble y el motivo de estrella de tres puntas hasta ensamblajes más grandes como como un tetraedro de ADN y un triángulo de origami de ADN».
«El ensamblaje de estructuras que puedan soportar la degradación por nucleasas, como las que hemos ensamblado aquí, sería útil en aplicaciones biológicas, como en la administración de fármacos, donde las nanoestructuras de ADN utilizadas como transportadores de fármacos deben estar intactas hasta que entreguen el fármaco en el objetivo. . sitios».
«Nuestro trabajo se centra en identificar las condiciones que se pueden usar para construir sistemas efectivos de administración de fármacos», dijo Arlin Rodríguez, primer autor del estudio y especialista en apoyo a la investigación en el laboratorio de Chandrasekaran en el Instituto RNA.
«Un aspecto importante destacado en este estudio es la resistencia de las nanoestructuras ensambladas en iones monovalentes contra la degradación de la nucleasa, lo que es útil para prevenir el daño a estas estructuras en presencia de una nucleasa. Esta mejora en la durabilidad de la nanoestructura puede ayudar a optimizar la liberación del fármaco en el cuerpo. . . »
«El magnesio ha sido tradicionalmente el ion principal empleado en el ensamblaje de nanoestructuras de ADN», dijo el coautor Dhanush Gandavadi, Ph.D. estudiante de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign. «Sin embargo, al limitarnos únicamente al magnesio, hemos pasado por alto las posibilidades de ensamblar nanoestructuras de ADN utilizando iones alternativos».
«Nuestro estudio amplía los horizontes del diseño de nanoestructuras de ADN y facilita el desarrollo de sistemas superiores de administración de fármacos mediante la exploración de diversos iones», dijo el coautor correspondiente Xing Wang, miembro de la facultad de bioingeniería y química de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign.
«Además, nuestro estudio arroja luz sobre la influencia de varios iones en la estabilidad y compacidad de las nanoestructuras de origami de ADN, ampliando así nuestra comprensión de sus propiedades fundamentales».
A continuación, el equipo planea optimizar aún más el ensamblaje de nanoestructuras en una variedad de iones metálicos para obtener mayores rendimientos de ensamblaje y probar la bioestabilidad de las estructuras ensambladas en ausencia de magnesio dentro de las células.
Más información:
Arlin Rodriguez et al, Autoensamblaje de nanoestructuras de ADN en diferentes cationes, Pequeño (2023). DOI: 10.1002/pequeño.202300040
Información del diario:
Pequeño
Proporcionado por la Universidad de Albany
Citación: Los investigadores avanzan en la estabilidad de la nanoestructura del ADN (6 de junio de 2023) consultado el 7 de junio de 2023 en https://phys.org/news/2023-06-advance-dna-nanostructure-stability.html
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