Investigadores de la Universidad de Cambridge han revelado que el ADN forma espirales retorcidas en lugar de nudos al pasar por diminutos nanoporos, desafiando una asunción mantenida durante décadas en genética. Este descubrimiento, impulsado por el flujo electroosmótico, podría perfeccionar tecnologías de detección de ADN e mejorar la identificación de daños genéticos. Los hallazgos se publican en Physical Review X.
Durante décadas, los científicos interpretaron las señales eléctricas irregulares en experimentos con nanoporos como evidencia de nudos en el ADN, similar a un cordón de zapato enredado que se atasca en un agujero estrecho. Esta visión guió el análisis de datos genéticos, asumiendo que cualquier traslación irregular indicaba hebras anudadas. Un nuevo estudio de la Universidad de Cambridge, en colaboración con equipos internacionales, demuestra que estas señales suelen provenir de plectonemas —espirales retorcidas parecidas a un cable telefónico enrollado— en lugar de nudos reales. Mientras el ADN atraviesa el nanoporo, el flujo iónico en su interior genera torque, haciendo girar la hebra y formando estos giros persistentes fuera del poro. «Nuestros experimentos mostraron que, al tirar del ADN a través del nanoporo, el flujo iónico en su interior retuerce la hebra, acumulando torque y enrollándola en plectonemas, no solo nudos», dijo la autora principal, la Dra. Fei Zheng, del Laboratorio Cavendish. «Esta estructura de torsión 'oculta' tiene una huella distintiva y duradera en la señal eléctrica, a diferencia de la firma más transitoria de los nudos». El equipo realizó pruebas con nanoporos de vidrio y nitruro de silicio bajo diferentes voltajes y condiciones. Observaron eventos 'enredados' frecuentes, especialmente con hebras de ADN más largas y voltajes más altos, que la teoría de nudos no podía explicar completamente. Las simulaciones por ordenador confirmaron que el flujo electroosmótico —movimiento del agua inducido por campos eléctricos— propaga el giro a lo largo del ADN, permitiendo la formación de plectonemas. Evidencia adicional provino de experimentos con ADN 'ranurado', donde interrupciones en la hebra impedían la propagación del giro y reducían drásticamente los plectonemas. Esto subraya el papel del ADN intacto en la transmisión del torque. «Lo realmente poderoso aquí es que ahora podemos distinguir nudos y plectonemas en la señal del nanoporo según su duración», señaló el profesor Ulrich F. Keyser, coautor del Laboratorio Cavendish. «Los nudos pasan rápidamente, como un bache rápido, mientras que los plectonemas perduran y crean señales extendidas». Estas ideas se extienden a la biología, donde el giro del ADN influye en la estabilidad del genoma durante procesos enzimáticos. En tecnología, distinguir plectonemas de nudos promete sensores de nanoporos más precisos para genómica, bioseñales y detección temprana de daños en el ADN relacionados con enfermedades.
