Pesquisadores da University of Cambridge revelaram que o DNA forma bobinas torcidas em vez de nós ao passar por nanoporos minúsculos, desafiando uma suposição de longa data na genética. Esta descoberta, impulsionada pelo fluxo eletroosmótico, pode refinar tecnologias de sensoriamento de DNA e melhorar a detecção de danos genéticos. Os achados aparecem em Physical Review X.
Por décadas, os cientistas interpretaram sinais elétricos irregulares em experimentos de nanoporos como evidência de nós no DNA, como um cadarço emaranhado preso em um buraco estreito. Essa visão guiou a análise de dados genéticos, assumindo que qualquer translocação irregular indicava filamentos enrolados. Um novo estudo da University of Cambridge, em colaboração com equipes internacionais, demonstra que esses sinais frequentemente provêm de plectonemes — bobinas torcidas semelhantes a um fio de telefone enrolado — em vez de nós verdadeiros. Enquanto o DNA passa pelo nanoporo, o fluxo iônico dentro gera torque, girando o filamento e formando essas torções persistentes fora do poro. «Nossos experimentos mostraram que, ao puxar o DNA pelo nanoporo, o fluxo iônico dentro torce o filamento, acumulando torque e enrolando-o em plectonemes, não apenas nós», disse a autora principal, Dra. Fei Zheng, do Cavendish Laboratory. «Essa estrutura de torção 'escondida' tem uma impressão digital distinta e duradoura no sinal elétrico, diferente da assinatura mais transitória dos nós.» A equipe realizou testes usando nanoporos de vidro e nitreto de silício sob tensões e condições variadas. Eles observaram eventos 'emaranhados' frequentes, especialmente com filamentos de DNA mais longos e tensões mais altas, que a teoria de nós não explicava totalmente. Simulações computacionais confirmaram que o fluxo eletroosmótico — movimento da água induzido por campos elétricos — propaga a torção ao longo do DNA, permitindo a formação de plectonemes. Evidências adicionais vieram de experimentos com DNA 'cortado', onde interrupções no filamento impediam a propagação da torção e reduziam drasticamente os plectonemes. Isso ressalta o papel do DNA intacto na transmissão de torque. «O que é realmente poderoso aqui é que agora podemos distinguir nós e plectonemes no sinal do nanoporo com base em quanto tempo duram», observou o Prof. Ulrich F. Keyser, coautor do Cavendish Laboratory. «Nós passam rapidamente, como um solavanco rápido, enquanto plectonemes persistem e criam sinais estendidos.» Essas percepções se estendem à biologia, onde a torção do DNA influencia a estabilidade do genoma durante processos enzimáticos. Na tecnologia, distinguir plectonemes de nós promete sensores de nanoporos mais precisos para genômica, biossensores e detecção precoce de danos no DNA ligados a doenças.
