Los científicos de TSRI demuestran repurposing de la DNA para crear nuevas substancias

La DNA desarrollada para salvar la información genética, pero en principio este special, encadenamiento-como la molécula se puede también adaptar para hacer los nuevos materiales. Los Químicos en el The Scripps Research Institute (TSRI) ahora han publicado una demostración importante de este repurposing de la DNA para crear nuevas substancias con aplicaciones médicas posibles.

Diagrama de la enzima (anaranjada) que encapsula 2' - hidrogel de azido-DNA/DNA (Laboratorio de Romesberg de la Cortesía)

Floyd Romesberg de TSRI y Tingjian Chen, en un estudio publicado en línea en el gorrón Angewandte Chemie de la química, mostraron que podrían hacer varias modificaciones químicas potencialmente valiosas a los nucleótidos de la DNA y producir cantidades útiles de la DNA modificada. Los químicos demostraron su nueva aproximación haciendo un hidrogel DNA-basado, absorción de agua que final puede tener aplicaciones médicas y científicas múltiples.

La “DNA tiene algunas propiedades únicas como material, y con esta nueva capacidad de modificarla y de replegarla tenga gusto de la DNA normal, podemos comenzar realmente a explorar algunas aplicaciones potenciales interesantes,” dijo a Romesberg, profesor de la química en TSRI.

El laboratorio de Romesberg durante la última década ha ayudado a los métodos pioneros para hacer la DNA modificada, con el objetivo último de desarrollar nuevos remedio, antenas y formularios de vida artificial valiosos de los materiales incluso. Las personas alcanzaron una piedra miliaria importante el año pasado con una hazaña señalada en Química de la Naturaleza: el revelado de una enzima artificial de la polimerasa de DNA que puede hacer copias de la DNA modificada, mucho como las polimerasas de DNA normales repliegan la DNA normal.

Las modificaciones de la DNA probadas en ese estudio implicaron solamente el accesorio del flúor (f) o de las mitades methoxy (O-CH3) a la espina dorsal del azúcar de las modificaciones de los nucleótidos de la DNA que en principio mejorarían las propiedades de drogas DNA-basadas. En el nuevo estudio, Chen y Romesberg demostraron varias otras modificaciones que su polimerasa SFM4-3 puede replegar y, al obrar así, abrieron la puerta en el diseño de la DNA modificada para un rango de aplicaciones mucho más amplio.

Una de las nuevas modificaciones agrega un grupo azido (N3), una punta de accesorio conveniente para muchas otras moléculas vía un conjunto relativamente fácil de técnicas llamadas “química del tecleo,” también promovido en TSRI. Los químicos de TSRI mostraron que la polimerasa SFM4-3 puede replegar los nucleótidos azido-modificados con fidelidad adecuada y puede exponencial amplificar hilos de esta DNA modificada usando un método común del laboratorio, reacción en cadena de polimerasa (PCR). La química del Tecleo se puede entonces utilizar para agregar ningunas de una amplia variedad de diversas moléculas a la DNA vía el grupo azido.

“Con la química de azido-DNA y del tecleo, podíamos producir la DNA altamente functionalized, incluyendo la DNA modificada con una concentración intensa de moléculas fluorescentes de la baliza y la DNA marcada con una maneta química llamada biotina,” dijo a Chen, que es un socio de investigación postdoctoral en el Laboratorio de Romesberg.

Los científicos en una química usada una demostración más avanzada del tecleo para asegurar hilos múltiples de la DNA a una central, hilo azido-modificado de la DNA, creando “una estructura de la escobilla de botella”. Entonces utilizaron al ensamblaje para amplificar la DNA vía la POLIMERIZACIÓN EN CADENA para obtener un endentado grande de la DNA ése; a su sorpresa; formó un hidrogel cuando estaba expuesto al agua.

Los “Hidrogeles son un enfoque del gran interés actualmente porque tienen muchas aplicaciones potenciales, aunque hay relativamente pocas maneras para su producción controlada,” Romesberg dijeron.

El nuevo hidrogel DNA-basado resultó tener algunas propiedades intrigantes. Chen y Romesberg encontraron que podrían disolverlo con las enzimas del DNA-corte y reforma posterior él en cualquier molde deseado usando las enzimas DNA-que ensamblaban, permitiendo que formen y que reformen el hidrogel con las nuevas estructuras estables. Las proteínas de la Prueba colocadas dentro del hidrogel también conservaron su actividad bioquímica.

“Pensamos que este hidrogel puede tener aplicaciones el colocar de formularios nuevos de la salida de la droga al crecimiento de células en culturas tridimensionales,” Chen dijo.

Los investigadores demostraron que la polimerasa SFM4-3 también se puede utilizar para replegar y para amplificar la DNA que se ha modificado con tres otros tipos de adiciones al azúcar de la espina dorsal: un grupo (Cl) el grupo cloro o amino (NH2), o de oxhidrilo (OH) ese combina con la espina dorsal para formar un azúcar de la arabinosa.

Chen y Romesberg ahora están buscando las modificaciones adicionales de la DNA que se pueden replegar usando la polimerasa SFM4-3. Al mismo tiempo, los investigadores están persiguiendo aplicaciones específicas de su DNA modificada, incluyendo hidrogeles nuevos.

“Dado que la DNA puede tener diversas series que comuniquen diversas propiedades, podemos incluso comenzar a pensar en los nanomaterials de desarrollo con actividades deseadas,” Romesberg dijo.

Fuente: http://www.scripps.edu/news/press/2017/20171010RomesbergChin.html