Qualquer pessoa que já tenha embarcado em um barco a vela sabe que dar um nó é a melhor maneira de prender uma corda a um gancho e evitar que ela escorregue. De forma similar, os nós nas linhas de costura evitam que escorreguem por dois pedaços de tecido. Quão, então, podem longos filamentos de DNA, que têm estrutura convoluta e altamente nodosa, conseguem passar pelos minúsculos poros de vários sistemas biológicos? Esta é a fascinante questão dirigida por Antonio Suma e Cristian Micheletti, pesquisadores da International School for Advanced Studies (SISSA) em Trieste, que usaram simulações de computador para investigar a dinâmica da molécula em tais situações. O estudo acaba de ser publicado em PNAS , o jornal da Academia Nacional de Ciências dos Estados Unidos.

"Nosso estudo computacional lança luz sobre os últimos avanços experimentais na manipulação de DNA com nós, e adiciona elementos interessantes e inesperados, "explica Micheletti." Primeiro observamos como os filamentos de DNA com nós passam através de poros minúsculos com um diâmetro de cerca de 10 nanômetros (10 bilionésimos de um metro). O comportamento observado em nossas simulações estava de acordo com as medidas experimentais obtidas por uma equipe de pesquisa internacional liderada por Cees Dekker, que foram publicados apenas alguns meses atrás em Nature Biotechnology . Esses experimentos avançados e sofisticados marcaram um ponto de inflexão para a compreensão dos nós do DNA. Contudo, os experimentos atuais não conseguem detectar como os nós do DNA realmente passam pelo poro estreito.

"Na verdade, o fenômeno ocorre em uma pequena escala espacial inacessível aos microscópios. É por isso que nosso grupo recorreu ao que o grande biofísico alemão Klaus Schulten chamou de 'o microscópio computacional, ' isso é, simulações de computador. "

Suma e Micheletti explicam:“As simulações revelaram que a passagem do nó pode ocorrer de duas formas distintas:Uma onde o nó é apertado, e a outra onde o nó é mais deslocado. Em ambos os casos, o nó não passa apenas pelo poro, mas o faz em um tempo muito breve. "

Além disso, o nó geralmente passa nos estágios finais da translocação, quando a maior parte da fita de DNA já passou. "Mas há algo mais que é contra-intuitivo, "declaram os autores." O tamanho do nó, seja pequeno ou grande, não parece afetar muito o tempo de obstrução dos poros. Este último depende da velocidade de translocação, que, por sua vez, depende da posição inicial do nó ao longo do filamento. "Esses resultados, dizem os pesquisadores, deve ajudar na concepção de futuros experimentos sondando o nó espontâneo de DNA, um local ainda em grande parte inexplorado, especialmente em relação ao tamanho dos nós de DNA.

Avançar nossa compreensão atual de nós em moléculas biológicas é importante para esclarecer suas implicações em contextos biológicos, bem como em contextos aplicativos, como sequenciamento de DNA usando nanoporos. Suma e Micheletti esperam que as direções promissoras sugeridas por seu estudo possam levar a um perfil mais detalhado e preciso do emaranhamento no DNA, RNA e proteínas.