CIENCIAS NATURALES: Ciencias de la Vida

Vibraciones y burbujas de sonido del ADN son esenciales para la vida

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Investigadores de la Universidad de Glasgow (Reino Unido) han detectado ondas de sonido en el ADN, imperceptibles por el oído humano, que recorren toda su estructura. En determinados puntos se produce una amplificación y se rompen algunos enlaces de la doble hélice, lo que abre un hueco para que puedan entrar las enzimas de la transcripción y replicación a realizar su trabajo.

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SINC | | 06 junio 2016 11:00

<p>Los agujeros en el interior del ADN se producen cuando las vibraciones que recorren el ADN llegan a determinadas secuencias de nucleótidos que modifican su rigidez. Aquí las ondas se amplifican por resonancia y provocan la ruptura temporal de los enlaces débiles que unen las hebras, creando hueco por el que pueden acceder las enzimas. / Mario González Jiménez et al.</p>

Los agujeros en el interior del ADN se producen cuando las vibraciones que recorren el ADN llegan a determinadas secuencias de nucleótidos que modifican su rigidez. Aquí las ondas se amplifican por resonancia y provocan la ruptura temporal de los enlaces débiles que unen las hebras, creando hueco por el que pueden acceder las enzimas. / Mario González Jiménez et al.

Desde que se descubrió el ADN, los científicos tratan de descifrar los misterios de la transmisión de la vida. Uno de los aspectos clave en este proceso es saber cómo acceden las enzimas al interior de la doble hélice para realizar la replicación del esta biomolécula esencial y su transcripción (expresion de los genes en proteínas).

Un equipo de la Universidad de Glasgow (Reino Unido), en el que ha participado el español Mario González Jiménez, acaba de descubrir la existencia de ondas de sonido que recorren la hebra de ADN, pero con una frecuencia de unos pocos terahercios, es decir, mil millones de veces más altas que lo que el oído humano o el de un perro podría oír. Además, el extraño mundo de la mecánica cuántica también está detrás de estas vibraciones sonoras deslocalizadas.

"Cuando estas ondas recorren regiones concretas del ADN, donde hay determinadas secuencias de nucleótidos que modifican localmente su rigidez, se ven amplificadas por resonancia y provocan la ruptura temporal de los enlaces débiles que unen las hebras", comenta a Sinc González Jiménez. "De esta forma se crea el hueco en la doble hélice que aprovechan las enzimas responsables de la transcripción y replicación para acceder a la información y comenzar su cometido".

"Los resultados demuestran que los fenómenos de sonido en los procesos biomoleculares son más importantes de lo que se pensaba”, declaran los investigadores

Los autores del estudio, publicado ahora en Nature Communications, recuerdan que una de las grandes cuestiones pendientes de la biología es encontrar el primer agujero por el que entran las enzimas a operar en el ADN. “La presencia de ondas había sido predicha por muchos modelos teóricos y se cree que son fundamentales en los mecanismos de replicación y transcripción de la biomolécula”, asegura González.

Ondas que se acortan y alargan

Los investigadores del grupo ultrarápido de Química Física de la Universidad de Glasgow llevaron a cabo sus experimentos con un láser que produce pulsos de femtosegundos, aproximadamente un billón de veces más cortos que los del flash de la cámara. La técnica la aplicaron a pequeños fragmentos de ADN disueltos en condiciones similares a las que se podrían encontrar en el interior de una célula. De este modo se observó que las ondas se acortan y alargan, abriendo en determinados puntos el espacio o burbuja de sonido por el que entran las enzimas.

"Los resultados demuestran que los fenómenos de sonido en los procesos biomoleculares son más importantes de lo que se pensaba”, declara Klaas Wynne, líder del grupo de científicos. “Hemos detectados sonidos de varios terahercios que alteran nuestra comprensión de las reacciones bioquímicas”.

El agua se mueve despacio en torno al ADN

Además, como esta es la primera vez que se han podido medir las propiedades del agua alrededor del ADN, se ha observado que esta se mueve mucho más lentamente de lo esperado. “Este resultado no es tan espectacular, pero tiene mucha importancia para todos los científicos teóricos que se dedican a estudiar el agua”, comenta Mario González.

“Esto seguramente ocurre porque los modelos teóricos no han tenido en cuenta la forma tan especial de la doble hélice del ADN, con sus huecos y salientes”, concluye el experto, que deja la puerta abierta a nuevas investigaciones que ayuden a explicar todavía mejor cómo se transmite la vida.

Referencia bibliográfica:

Mario González-Jiménez, Gopakumar Ramakrishnan, Thomas Harwood, Adrian J. Lapthorn, Sharon M. Kelly,  Elizabeth M. Ellis y Klaas Wynne. “Observation of coherent delocalized phonon-like modes in DNA under physiological conditions”Nature Communications1 de junio de 2016. Doi: 10.1038/ncomms11799

Zona geográfica: Europa
Fuente: SINC

Comentarios

  • Andrés García Ramón |07. junio 2016 08:22:49

    Desde que me dijeron de pequeño la estructura del átomo donde el electrón giraba alrededor del núcleo, siempre di por hecho que ese movimiento debería producir una vibración. Con el tiempo me dijeron que dicha observación del movimiento del electrón alrededor del núcleo hacía que este se moviese por la atracción entre ambos y esto para mi también era vibración. Supe sobre el ADN y di por hecho que cada átomo debería de llevar su propia vibración y que en conjunto esas vibraciones deberían hacer una vibración en concreto ya que cada ADN es especifico para cada tipo de ser vivo, y como en una orquesta, no es lo mismo oír un solo violín que el resto de instrumentos todos a la vez, es muy diferente.

    Siempre pensé que gracias a estas vibraciones o vibración en particular del ADN, se podrían buscar personas desaparecidas con un emisor y receptor de radio, introduciendo le una secuencia del ADN a buscar, y como un rastreador, las ondas o vibraciones entre radio y el desaparecido en algún momento coincidirían y darían la señal de alerta diciendo donde estaría el desaparecido al momento.

    Los Radiotelescopios, normalmente se encargan de recoger las ondas de radio de algo que detecta en el espacio que emiten estas ondas de radio, que para mi son vibraciones al fin y al cabo también. Algunos de estos Radiotelescopios se especifican en buscar vida extraterrestre, y pienso que si le aplicamos esta idea de introducir los ADNs dentro de la programación del ordenador del Radiotelescopio, quizá este podría dar más rápido con vida en otros planetas, al fin y al cabo son ondas o vibraciones de secuencias de ADN que se podrían asemejar algo pudiendo recogerse los indicios de la detección de algo parecido a los ADNs existente aquí en la Tierra.

    Ya por último. Desde que entraron las teorías cuánticas y pude más o menos entender casi todo, di por hecho que cada partícula subatómica tendría su propia frecuencia, vibración, onda... en fin, energía, pero cuando vi lo de las branas cuánticas entendí que estas vibraciones serían aún más especificas por cada ADN, pudiendo ser más especifico y exacto a la hora de buscar un desaparecido, que siempre ha sido mis pretensiones y no pensaba que pudiese servir para buscar vida por el espacio.

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    • Ariel |08. junio 2016 09:30:44

      Andrés, me parece bastante interesante la propuesta, pero recuerda que hay que distinguir entre vibración mecánica (que acá le llaman sonido, pero para esas frecuencias es ultrasonido) y vibración electromagnética. Los mecanismos de transducción no son tan eficientes como podría esperarse (la mayor parte de la energía no se convierte de un tipo al otro) y eso limita por tecnología tu idea.

      Pero, pensándolo mejor, si induces una vibración mediante una fuerza externa, aún si ésta logra atravesar todas las barreras mecánicas que hay antes de llegar al ADN, y el sistema vibratorio entra en resonancia, puedes destruirlo mediante la adición de energía. Esto me suena más a un arma selectiva que a una herramienta de búsqueda de personas.

      Las ondas de radio (electromagnéticas) que se ocupan tienen frecuencias muy inferiores a las de resonancia de cualquier cosa en el cuerpo humano, y por eso no nos afectan. Pero emitir en las frecuencias de resonancia del ADN tendría efectos similares a los de los Rayos X, ¿no? Quizás eso se pueda salvar a través del tiempo de exposición. En cualquier caso, ¿cómo detectaríamos señales tan bajas y tan cortas a tanta distancia con la evidente interferencia que habría por un montón de factores?

      En fin, solo divagando. Quizás las cosas no son tan complejas como las veo en este momento, aunque creo que es un tema interesante de investigar, pero peligroso si tengo razón en el segundo párrafo. Soy estudiante de Ing. Civil en Sonido y Acústica.

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      • paty campi |23. agosto 2016 08:57:04

        Considero trascendental este conocimiento. Práctico una técnica que a través de la vibración está actúando a nivel de dna.


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        Por favor, ten en cuenta que SINC no es un consultorio de salud. Para este tipo de consejos, acude a un servicio médico.

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