Um fragmento de uma única fita de DNA, construído a partir das nucleobases citosina e guanina, pode ser impresso em um polímero - isso foi mostrado por químicos de Varsóvia, Denton e Milan. O negativo artificial resultante, com um comprimento recorde, funciona quimicamente como uma fita normal de ácido desoxirribonucléico. Essa conquista finalmente confirma a possibilidade de criar impressões de polímero de DNA, funcionalmente correspondendo a fragmentos de DNA contendo todas as quatro nucleobases.

Um ano e meio atrás, um grupo de pesquisadores polonês-americano-italiano criou um DNA químico negativo por meio de impressão molecular. Cavidades moleculares, gerado em um polímero cuidadosamente projetado, comportou-se quimicamente como uma fita real de DNA (complementar àquela usada para impressão). O primeiro oligômero "impresso" no polímero era curto, consistindo apenas em seis nucleobases de adenina e timina formando a sequência TATAAA. Atualmente, um grupo do Instituto de Físico-Química da Academia Polonesa de Ciências (IPC PAS) em Varsóvia, liderado pelo Professor Wlodzimierz Kutner e cooperando com a Universidade do Norte do Texas em Denton (EUA) e a Universidade de Milão (Itália), deu o próximo passo. No jornal Materiais e interfaces aplicados ACS , os pesquisadores apresentaram o processo de construção de um fragmento negativo de uma única fita de DNA contendo as demais nucleobases:citosina e guanina.

"O oligonucleotídeo agora impresso no polímero é ligeiramente mais longo do que o descrito em nossa publicação anterior. No entanto, não se tratava de quebrar recordes. Mais importante, era para mostrar que o método de impressão molecular pode ser usado para construir negativos estáveis ​​de oligonucleotídeos contendo todas as nucleobases em ácido desoxirribonucleico, "diz o Prof. Kutner.

Cada molécula de DNA é uma fita torcida em uma hélice, feito de dois longos, fios permanentemente conectados. Uma única fita consiste em nucleotídeos com múltiplas repetições, cada um dos quais contém uma das nucleobases:adenina (A), guanina (G), citosina (C) ou timina (T). Uma vez que a adenina presente em uma fita é complementar à timina na outra, e guanina para citosina, com base em uma única fita de DNA, é fácil reconstruir seu parceiro complementar. Esse mecanismo não só aumenta a permanência do registro do código genético, mas também permite que seja transcrito de DNA para RNA no processo de transcrição, que é o primeiro estágio da síntese de proteínas.

"As moléculas de DNA são muito longas; se fossem endireitadas, eles teriam um comprimento medido em centímetros. Em condições normais, o DNA de fita dupla é, Contudo, torcido e enrolado de várias maneiras. A impressão de tal estrutura espacialmente complicada no polímero não é apenas impossível, mas também não faz sentido, porque diferentes moléculas do mesmo DNA podem ser torcidas de maneiras diferentes. Portanto, como uma regra, durante o teste de DNA de fita dupla, seus fios são separados primeiro, e, em seguida, corte em fragmentos contendo de várias a várias dezenas de nucleotídeos. É então possível tentar imprimir esses fragmentos deste comprimento no polímero, "explica a Dra. Agnieszka Pietrzyk-Le (IPC PAS).

Para imprimir as moléculas no polímero, eles são introduzidos em uma solução de monômeros, ou "blocos de construção, "a partir do qual o futuro polímero será formado. Alguns dos monômeros são selecionados de modo a se automontarem em torno das moléculas que estão sendo impressas. A mistura é então polimerizada eletroquimicamente. Essa eletropolimerização resulta em uma camada fina, filme endurecido de um polímero, a partir do qual as moléculas impressas são então extraídas. Desta maneira, um polímero é obtido com cavidades moleculares correspondentes às moléculas originais, não apenas em tamanho e forma, mas até mesmo suas propriedades químicas locais.

"Em nossa última pesquisa, mostramos que é possível imprimir no polímero o oligonucleotídeo GCGGCGGC, ou seja, um que contém oito nucleobases. Este oligômero é geneticamente significativo. Sua presença, entre outros, aumenta a probabilidade de doenças neurodegenerativas, "explica a estudante de doutorado Katarzyna Bartold (IPC PAS).

O primeiro polímero negativo, com um oligômero adenina-timina impresso, foi totalmente seletivo, isto é, apenas as moléculas de TATAAA previamente usadas para preparar o polímero poderiam entrar nas cavidades moleculares. No polímero sintetizado atualmente, as cavidades de guanina-citosina também são altamente seletivas, mas essa seletividade ainda deixa muito a desejar. Se o oligonucleotídeo capturado da solução difere apenas em uma base do oligonucleotídeo GCGGCGGC usado para impressão, a cavidade pode não notar essa diferença. Os pesquisadores atribuem esse comportamento às ligações entre guanina e citosina mais fortes do que aquelas entre adenina e timina.

"Interessantemente, em alguns aspectos, nosso DNA negativo parece ter propriedades melhores do que as da fita natural de DNA. A verdadeira fita de DNA tem núcleos de nucleotídeos que são eletricamente carregados negativamente, o que faz com que as moléculas se repelam em solução. Os químicos devem, portanto, neutralizar essa carga por, por exemplo, introdução de íons de sódio positivos. Nossas cavidades moleculares já são eletricamente neutras. Portanto, usando nosso análogo de DNA de polímero, eliminamos uma etapa da pesquisa:neutralização, "observa o Dr. Pietrzyk-Le.

No futuro próximo, pesquisadores pretendem refinar a técnica desenvolvida, imprimindo fragmentos cada vez mais longos de DNA, de modo que oligonucleotídeos consistindo em pelo menos uma dúzia ou mais de nucleotídeos podem ser mapeados. Filmes de polímero com cavidades moleculares tão longas permitiriam a construção de detectores eficazes de fragmentos de DNA geneticamente importantes. Isso seria possível uma vez que a massa do polímero com cavidades preenchidas com oligômeros capturados da solução de teste aumenta, a condutividade elétrica do polímero também muda, e as alterações nesses parâmetros podem ser facilmente detectadas. No futuro, outra aplicação também seria possível. Filmes de polímero com fragmentos de DNA impressos e cavidades moleculares preenchidas com esses fragmentos poderão ser usados ​​para estudar novos fármacos direcionados a doenças genéticas.