19/09/2014 - Investigadores del CiQUS diseñan una "nariz artificial" para detectar diferenciaciones de ADN de un solo nucleótido

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Según han publicado en la prestigiosa revista Small, siendo destacado la sección de Frontispicio, este método para identificar ácidos nucleicos con una resolución de un solo nucleótido y basado en la generación de patrones (códigos de barra), se inspira en nuestro sistema olfativo. Las diferencias en el transporte transmembrana se pueden utilizar para generar patrones de fluorescencia que luego permiten la diferenciación de moléculas como el ADN y ARN mediante la generación de patrones y/o protocolos de reconocimiento.

El reconocimiento de patrones es el mecanismo utilizado por los mamíferos en la recepción olfativa. De hecho, los seres humanos pueden detectar miles (o millones) de olores con sólo cientos de receptores olfativos. Incompatible con el reconocimiento uno a uno, el sistema olfativo genera patrones de respuesta que configuran una sensación de aroma único en el cerebro. En otras palabras, en respuesta a la detección de una molécula de olor, los receptores olfativos "generan" un patrón que es reconocido en el cerebro. Esto se conoce como sensores de reconocimiento de patrones.

Por lo tanto, esta metodología tiene un enorme potencial para la amplificación de las diferencias en moléculas muy similares. De eso modo ha inspirado a los investigadores para desarrollar su propio sistema de detección basado por ejemplo en la química receptor/sustrato.

Sin embargo, en este trabajo los investigadores del CIQUS han empleado el transporte de moléculas de ADN a través de membranas de lípidos (como las membranas celulares)para generar diferentes patrones de transporte. Su hipótesis era que si un ADN largo se transporta rápido y a baja concentración, y un ADN corto es transportado lentamente y en una concentración elevada, se podrían utilizar estos comportamientos diferentes para detectar y diferenciar las moléculas de ADN.

Los resultados de este estudio han demostrado que la amplificación diferencias observadas durante los eventos de transporte permitió la diferenciación de los ADN con una excelente resolución de un solo nucleótido. El interés de estos resultados radica en que pueden servir de modelo en la fabricación de muchos sistemas de detección basados en patrones para cualquier otro polímero de importancia biológica (ADN, ARN...), lo cual representa hoy en día un reto muy importante en la bioquímica.

Esquema: Identificación de ácidos nucleicos basada en la generación de patrones (códigos de barra), inspirado en el sistema olfativo (créditos: E. Vázquez, CIQUS).
 

Nota técnica

La detección e identificación de polímeros de interés biológico, tales como ADN o ARN, sigue siendo un reto importante en la bioquímica. El transporte de polianiones (es decir, ADN) a través de la membrana de liposomas cargados con fluoróforos puede ser activado por pequeñas moléculas anfifílicas catiónicas (activadores). Las señales fluorescentes correspondientes obtenidas en este tipo de experimentos de transporte son diferentes, dependiendo de las moléculas empleadas para activar el transporte de ADN.

Por lo tanto, estas diferencias en el transporte se pueden utilizar para generar patrones de fluorescencia que resultan ser distintivos para pequeños activadores no iónicos similares. Con este fin, este protocolo permite la diferenciación de analitos similares por medio de protocolos de la generación del patrón / de reconocimiento.

En este nuevo trabajo los investigadores confirman que la misma metodología también puede ser usada para generar patrones de respuesta a dosis únicas de diferentes polímeros aniónicos (ADN, ARN) de relevancia biológica. Para ello, han diseñado "de novo" y desarrollado una estrategia de síntesis para la preparación de oximas dinámicos-anfífilos para la activación de transporte de ADN a través de las bicapas lipídicas.

Las huellas dactilares fluorescentes (diagrama de dosis-respuesta) generadas en experimentos de transporte de vesículas permite la diferenciación de una colección de biopolímeros con una excelente reproducibilidad y precisión, h

 

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