Observar la desunión del ADN en tiempo real
El ácido desoxirribonucleico de doble hélice (dsDNA) que conforma el genoma consta de secuencias que se corresponden con genes específicos y secuencias de terminación. Ahora se sabe dónde comienzan y terminan todos los genes. Sin embargo, aún queda un largo camino por recorrer para concluir la tremenda tarea de determinar cómo se producen las proteínas, cómo se pueden modular las etapas y, por supuesto, cómo influyen las proteínas en la enfermedad y en la salud. Las células siguen un proceso de dos etapas (transcripción y traducción) para «leer» la secuencia de ADN de un gen y, posteriormente traducir la información en la producción de una proteína. La transcripción consiste en la separación del dsDNA en el núcleo. Para que se inicie, es necesaria la polimerasa del ácido ribonucleico (ARN), una especie de molécula de «desunión». Los investigadores financiados con fondos europeos participantes en el ambicioso proyecto SM-Transcription («Visión de la transcripción inicial en una sola molécula») se propusieron combinar una moderna técnica de adquisición de imágenes espectroscópicas de una sola molécula con una regla espectroscópica a nanoescala para visualizar cambios extremadamente pequeños en complejos de ADN que indican el comienzo de la transcripción. El sistema modelo elegido fue la bacteria Escherichia coli (E. coli). Aunque muchos procesos biológicos recurren a la desunión de pequeñas porciones de dsDNA, en la actualidad existen muy pocas técnicas capaces de analizar este procedimiento en tiempo real a nivel de una sola molécula. El equipo del proyecto SM-Transcription desarrolló un ensayo de transferencia de energía de resonancia de Förster (FRET) modificado para supervisar un fragmento de ADN e indicar si tenía una o dos hélices. La FRET modificada (atenuada; quFRET) utilizó dos moléculas fluorescentes, una en cada una de las dos hélices de ADN, que mostraron una atenuación (disminución) de la señal fluorescente al contacto. Mediante el ensayo de quFRET, los científicos observaron un inicio abortivo por parte de la polimerasa del ARN bacteriano y desvelaron el modo de acción de dos potentes inhibidores del inicio de la transcripción. Además, aclararon una serie de mecanismos y cambios conformacionales en relación con la polimerasa del ARN en E. coli y aportaron indicios experimentales de fluctuaciones conformacionales en un intervalo de milésimas de segundo utilizando las reglas de FRET. Las implicaciones del nuevo ensayo desarrollado por el equipo del proyecto SM-Transcription son espectaculares. Un repaso completo del genoma humano completo y el proceso de transcripción de cada proteína son solo el comienzo.
