Tanto en física como en química la escala mesoscópica se refiere a la escala de longitud en la que se puede estudiar las propiedades de un material o fenómeno, sin tener que discutir el comportamiento de los átomos individuales. En una modelización mesoscópica, las escalas atómicas se fusionan con la escala continua, por lo que son bastante difíciles de desarrollar.

Un nuevo modelo de la flexibilidad del ADN ha sido desarrollado por Kim López-Güell, estudiante de Maths4Life, junto con la Dra. Federica Battistini y bajo la supervisión del Dr. Modesto Orozco en el laboratorio de Modelización Molecular y Bioinformática del IRB Barcelona. Usando un programa computacional de bajo coste, el modelo desarrollado, que tiene en cuenta la aproximación multimodal y la armónica, proporciona resultados de calidad sin precedentes. El modelo se caracteriza por ser preciso y eficiente a nivel computacional, esto lo convierte en una alternativa para explorar la dinámica de segmentos largos de ADN, teniendo la posibilidad de acercarse a la escala de la cromatina.

“Este trabajo representa un hito en la simulación mesoscópica del ADN. Presenta un estudio sistemático y comprensivo de las correlaciones de movimiento en el ADN y un nuevo método para capturarlas” señala la Dra. Battistini, investigadora postdoctoral del IRB Barcelona.

En colaboración Centro de Excelencia para la Investigación Biomolecular Computacional “BioExcel”, este trabajo genera un mayor entendimiento del ADN dependiente de secuenciación a nivel de resolución de pares de bases. Este tema se ha estudiado por décadas con diferentes aproximaciones y simplificaciones sin lograr un modelo multimodal. El método desarrollado permite una descripción local y global con una alta precisión para simulaciones moleculares a nivel atómico y mediciones experimentales.

El movimiento del ADN como eje

La dinámica molecular es una técnica computacional que permite simular el movimiento del ADN, su plegamiento dimérico, trimérico o tetramérico, o incluso su interacción con proteínas y fármacos. Los científicos estudian así procesos que ocurren en escalas de tiempo que van de los picosegundos a los minutos, y que aplican a sistemas moleculares de diversos tamaños, vitales para la investigación de las funciones celulares y el sistema de las enfermedades.

Este estudio aclara cómo funciona el movimiento del ADN, con un costo bajo en el cálculo computacional que puede predecir la flexibilidad y la conformación de cadenas largas de ADN, lo cual se podría extender a dúplex de ARN y a un potencial estudio de polímeros largos. La comunidad científica que trabaja con simulaciones de ácidos nucleicos se podría beneficiar de este nuevo modelo.

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Correlated motions in DNA: beyond base-pair step models of DNA flexibility
Kim López-Güell, Federica Battistini & Modesto Orozco
Nucleic Acids Research (2023) DOI: gkad136

IRB Barcelona

El Instituto de Investigación Biomédica (IRB Barcelona) trabaja para conseguir una vida libre de enfermedades. Desarrolla una investigación multidisciplinar de excelencia para ofrecer soluciones pioneras a necesidades médicas no resueltas en el cáncer y otras enfermedades vinculadas al envejecimiento. Establece colaboraciones con la industria farmacéutica y los principales hospitales para hacer llegar los resultados de la investigación a la sociedad, a través de la transferencia de tecnología, y realiza diferentes iniciativas de divulgación científica para mantener un diálogo abierto con la ciudadanía. El IRB Barcelona es un centro internacional que acoge a alrededor de 400 trabajadores de más de 30 nacionalidades. Reconocido como Centro de Excelencia Severo Ochoa desde 2011, es un centro CERCA y miembro del Barcelona Institute of Science and Technology (BIST).

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