ANN ARBOR, Michigan.—Los investigadores de la Universidad de Michigan han demostrado que la tensión sobre las moléculas del ácido desoxirribonucleico puede afectar la expresión de los genes, el proceso que está en el centro de la función biológica que le dice a una célula qué ha de hacer.

Los científicos entienden los procesos químicos involucrados en la expresión de genes, pero poco saben del mecanismo físico. El grupo de la UM puede se el primero que ha demostrado, actualmente, que un efecto mecánico opera en este proceso. El artículo se publica en la edición actual de la revista Physical Review Letters.

“Hemos demostrado que hay fuerzas pequeñas que pueden controlar la maquinaria que activa y desactiva los genes. En la regulación de los genes hay mucho más que la bioquímica. Tenemos que observar también la mecánica”, dijo Jens-Christian Meiners, profesor asociado en el Departamento de Física y director del programa de biofísica.

Los científicos utilizaron “pincillas ópticas” o rayo láser para jalar los extremos de hebras de ADN bacterial con 200 femtonewtons the fuerza aproximada al peso de una billonésima de un grano de arroz, dijo Yih-Fan Chen, estudiante de doctorado en el Departamento de Ingeniería Biomédica. Chen diseñó y construyó las pincillas.

En segmentos de ADN sujetados a una placa de microscopio los científicos observaron una dismincuión de diez veces en la tasa con la cual las hebras se enrollaban sobre sí mismas.

En arrollamiento de ADN impide que los genes dentro del rulo se expresen. Esto es un mecanismo común de la regulación genética qu ocurre también en organismos complejos, incluidos los humanos. Hay proteínas especializadas que actúan como hebillas que conectan puntos distantes del ADN para formar los rulos. Ésta es la parte química. El problema para los físicos es comprender cómo se pliega el ADN de manera que estos puntos disantos entran en contacto.

Si bien este experimento se llevó a cabo con ADN libre los científicos dicen que fuerzas hata unas 100 veces mayores se crean regularmente adentro de las células a medida que los contenidos cambian y se afectan mutuamente.

“ Básicamente, si pudiéramos interrumpir este proceso con la aplicación de la fuerza más diminuta ¿cómo todas estas fuerzas más grandes no tendrían un impacto en la expresión de genes?” dijo Joshua Milstein, investigador en el Departamento de Física.

Meinters y su equipo procuran alcanzar un entendimiento cuantitativo de este proceso biológico, un puente entre física y biología. El investigador compara el estado actual de nuestra comprensión de la expresión de genes con un diagrama. Lo que él busca son las ecuaciones.

“Podemos decir cuánto tiempo hay que esperar para que se forme un rulo de ADN sobre la base de cuánta fuerza uno aplique al ADN”, dijo Meiner. “Estamos un paso más cerca de entender las células cualitativamente”.

El artículo se titula “Femtonewton Entropic Forces can Control the Formation of Protein-Mediated DNA Loops”.

La investigación tiene financiación de los Institutos Nacionales de Salud y de la Fundación Nacional de Ciencias.

Por más información:

• Jens-Christian Meiners
• Texto complete del artículo

Contacto (español): Vivianne Schnitzer
Teléfono: 1-734-763-0368

Contacto (inglés): Nicole Casal Moore

Teléfono: (734) 647-1838