Uma abordagem diferente para analisar o movimento das moléculas em difusão ajudou a derrubar a antiga suposição de que as moléculas de DNA se movem de maneira aleatória. Os pesquisadores do KAUST revelam pela primeira vez que as moléculas de DNA se movem não por movimento browniano aleatório, mas por uma caminhada não aleatória relacionada à dinâmica do polímero de uma forma que conserva as características brownianas gerais.

"O movimento browniano é um processo pelo qual as moléculas se movem aleatoriamente em um fluido colidindo com outras moléculas, "explicou o Dr. Maged Serag, Pesquisador de pós-doutorado em Biociências na KAUST. "Em células vivas, O movimento browniano permite que as moléculas se movam rápida e eficientemente entre as organelas celulares e interajam com outras moléculas. "

Por muitas décadas, os cientistas usaram um teste relativamente simples para determinar se a difusão molecular é browniana:quando o deslocamento quadrático médio (MSD) de uma população de moléculas aumenta linearmente ao longo do tempo. Em um meio uniforme como água pura, isso significa que uma gota de solução salina se expandirá a uma taxa que faz o MSD aumentar linearmente com o tempo.

O DNA está de acordo com este comportamento de difusão em macroescala, e assim foi assumido que seu movimento é browniano como outras moléculas. Contudo, também se sabe que o DNA, sendo uma longa molécula de polímero, se contorce espontaneamente devido a forças intramoleculares.

"A molécula de DNA pode ser vista como uma cadeia semiflexível, "disse Serag." Se seguirmos seu movimento em escalas de tempo curtas e em um espaço próximo ao seu tamanho, vemos um comportamento de movimento semelhante ao de um verme. "

Serag e seu colega, o professor associado Satoshi Habuchi, decidiram ver se esse movimento de contorção poderia afetar a difusão do DNA.

"O Dr. Serag teve uma ideia única para descrever o movimento de uma molécula com base na probabilidade de ocupar locais de rede em vez de por deslocamento quadrático médio, "disse Habuchi." MSD tem sido o método padrão para detectar o desvio do movimento browniano, mas não revela nenhum movimento não aleatório para as moléculas de DNA. Ao usar esta abordagem probabilística em vez disso, fomos capazes de detectar e quantificar o movimento não aleatório oculto. "

Ao desenvolver um novo arcabouço teórico no qual o movimento é modelado de maneira gradativa levando em consideração a flexão molecular, Descobriu-se que as moléculas de DNA se moviam de forma não aleatória com velocidade variada e 'trajetória' molecular de uma forma que conservava precisamente o MSD linear browniano.

"O resultado mais importante deste estudo é que demonstramos que um MSD linear nem sempre indica o movimento browniano subjacente, "explicou Habuchi." Com este novo quadro teórico, podemos detectar o movimento não aleatório de moléculas individuais que não podem ser capturadas pela análise convencional de MSD. "