p O conhecimento de como o DNA se dobra e se dobra pode oferecer uma nova perspectiva sobre como ele é tratado dentro das células, ao mesmo tempo que auxilia no design de dispositivos de escala nanométrica baseados em DNA, diz um engenheiro biomédico da Texas A&M University, cuja nova análise de DNA baseada em movimento está fornecendo uma representação precisa da flexibilidade da molécula. p O modelo, que está lançando uma nova luz sobre as propriedades físicas do DNA, foi desenvolvido por Wonmuk Hwang, professor associado do Departamento de Engenharia Biomédica da universidade, e seu Ph.D. estudante Xiaojing Teng. Hwang usa simulação de computador e análise teórica para estudar biomoléculas como o DNA, que desempenham funções essenciais no corpo humano. Seu último modelo, que fornece uma análise de DNA baseada em movimento é detalhada na revista científica ACS Nano .

p Além de abrigar a informação genética necessária para construir e manter um organismo, O DNA tem algumas propriedades físicas incrivelmente interessantes que o tornam ideal para a construção de nanodispositivos, Notas de Hwang. Por exemplo, o DNA englobado no núcleo de uma célula humana pode se estender até quatro pés quando esticado, mas graças a várias dobras, curvas e torções, ele permanece em um espaço não maior do que um mícron - uma fração da largura de um cabelo humano. O DNA também pode ser programado para automontagem e desmontagem, tornando-o utilizável para a construção de dispositivos nano-mecânicos.

p Compreender suas propriedades físicas únicas é a chave para desbloquear o potencial do DNA como uma ferramenta de construção, mas estudos anteriores, Notas de Hwang, forneceram informações limitadas sobre a flexibilidade do DNA. Isso se deve em grande parte à dependência de modelos estruturais estáticos da molécula, Hwang diz. Ao contrário desses estudos, O modelo de Hwang incorpora uma simulação atomística para que o movimento térmico inerente do DNA possa ser analisado. Hwang e sua equipe são então capazes de medir como a fita de DNA se deforma durante esse movimento.

p O conceito-chave na análise, Hwang explica, é conhecido como 'eixo principal, 'que basicamente denota onde uma haste pode dobrar mais facilmente ou onde é mais rígida. Por exemplo, uma régua pode dobrar mais facilmente perto de seu lado plano, enquanto é mais difícil de dobrar perto de sua borda fina, ele diz. Comportamento semelhante pode ser visto no DNA. Esta análise baseada em movimento, Hwang diz, já resultou em algumas descobertas importantes e percepções biológicas sobre o DNA.

p Por exemplo, uma cadeia de dupla hélice de DNA, Notas de Hwang, pode ter flexibilidade variável com base em como as sequências de nucleotídeos na cadeia são organizadas. O que mais, O modelo de Hwang revelou DNA respondendo de maneiras específicas às forças físicas - seja torcendo ou dobrando. Esta resposta pode ser vista quando as proteínas se ligam ao DNA, Hwang explica. Quando as proteínas se ligam sem muito custo energético, elas tendem a torcer o DNA, mas a ligação de alta energia resulta em mais uma dobra do DNA, Hwang diz.

p Essas reações minúsculas, Notas de Hwang, pode ter grandes implicações, particularmente quando se trata de usar DNA como blocos de construção moleculares para nanodispositivos, como sistemas de distribuição de drogas e circuitos em dispositivos plasmônicos. Construir dispositivos incrivelmente pequenos, mas avançados, é um dos principais objetivos da nanotecnologia, e fazer isso com DNA não é tão improvável quanto parece. Ao longo dos últimos anos, pesquisadores usaram o material genético para construir uma série de construções de tamanho nano, moldando-o em várias formas tridimensionais, como caixas que podem abrir e fechar. O processo, conhecido como origami de DNA, ainda está em sua infância relativa, mas as informações fornecidas pelo modelo de Hwang podem ajudar os pesquisadores a construir construções mais avançadas.

p "Dirigir um carro é uma coisa, mas construí-lo é outra; você vira a chave e pisa no pedal do acelerador, e o carro se move - você pode usá-lo sem a necessidade de saber o que está acontecendo dentro do carro, "Hwang diz." Mas para realmente projetar um carro melhor, você deve ter conhecimento sobre as propriedades de seus componentes e como eles são montados. O mesmo vale para o DNA, pois continua a ser usado para a construção dessas nanoestruturas, e estamos fornecendo uma folha de especificações mecânicas para ele por meio de nossa análise. "