Nanotecnología: origami de ADN con función de carga
Químicos de la LMU presentan dos estudios que abren nuevas posibilidades para aplicaciones biotecnológicas
En el mundo de la nanotecnología, el desarrollo de sistemas dinámicos que respondan a señales moleculares es cada vez más importante. La técnica del origami de ADN, mediante la cual el ADN se programa para producir nanoestructuras funcionales, desempeña un papel clave en estos empeños. Un equipo dirigido por el químico de la LMU Philip Tinnefeld ha publicado dos estudios que muestran cómo el origami de ADN y las sondas fluorescentes pueden utilizarse para liberar cargas moleculares de forma selectiva.
En la revista Angewandte Chemie, los investigadores informan del desarrollo de un novedoso sensor basado en origami de ADN capaz de detectar vesículas lipídicas y liberar en ellas cargas moleculares con precisión. El sensor funciona mediante transferencia de energía por resonancia de fluorescencia de molécula única (smFRET), que consiste en medir la distancia entre dos moléculas fluorescentes. El sistema consiste en una estructura de origami de ADN, de la que sobresale un ADN monocatenario marcado con un colorante fluorescente en su extremo. Si el ADN entra en contacto con vesículas, cambia su conformación. Esto altera la señal fluorescente, porque cambia la distancia entre la etiqueta fluorescente y una segunda molécula fluorescente en la estructura de origami. Este método permite detectar las vesículas.
El sensor se transfiere con precisión
En un segundo paso, el sistema puede utilizarse como medio de transporte de moléculas, en el que el filamento sensor sirve de carga molecular que puede transferirse a la vesícula. Otra modificación del sistema permitió a los investigadores controlar con precisión la transferencia de la carga.
Las vesículas lipídicas desempeñan un papel clave en muchos procesos celulares, como el transporte molecular y la transmisión de señales. Por ello, la capacidad de detectarlas y manipularlas resulta especialmente interesante para aplicaciones biotecnológicas como el desarrollo de terapias dirigidas. El planteamiento aquí expuesto podría mostrar una forma de cargar nanopartículas lipídicas con un número de moléculas definido con precisión en aplicaciones como las vacunas. "Nuestro sistema también ofrece enfoques prometedores para la investigación biológica cuando se trata de comprender y controlar mejor los procesos celulares a nivel molecular", afirma Tinnefeld.
Cambios conformacionales controlables
En el segundo estudio, publicado recientemente en la revista Nature Communications, un segundo equipo dirigido por Tinnefeld y Yonggang Ke (Universidad de Emory, Atlanta, Georgia) presenta una estructura de origami de ADN que experimenta un cambio conformacional alostérico escalonado cuando se unen determinadas cadenas de ADN. Utilizando sondas FRET, los investigadores pudieron seguir este proceso a nivel molecular y mostrar cómo pueden controlarse temporalmente los pasos de la reacción. Además, demuestran cómo puede liberarse una carga de ADN de forma selectiva durante este proceso, lo que abre nuevas oportunidades para las cascadas de reacción controladas.
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Publicación original
Ece Büber, Renukka Yaadav, Tim Schröder, Henri G. Franquelim, Philip Tinnefeld; "DNA Origami Vesicle Sensors with Triggered Single‐Molecule Cargo Transfer"; Angewandte Chemie International Edition, 2024-9-9
Fiona Cole, Martina Pfeiffer, Dongfang Wang, Tim Schröder, Yonggang Ke, Philip Tinnefeld; "Controlled mechanochemical coupling of anti-junctions in DNA origami arrays"; Nature Communications, Volume 15, 2024-9-10
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