I motori molecolari degli acidi nucleici
Per studiare lo srotolamento e il riarrotolamento meccanici delle varie molecole, inclusi acidi nucleici e proteine, e determinare gli stati non correttamente arrotolati, sono necessari attrezzature e tecniche particolari. A tal fine le pinzette ottiche e i microscopi a forza atomica si stanno dimostrando strumenti estremamente versatili che facilitano l'accesso al funzionamento più intrinseco delle biomolecole, con un livello di dettaglio mai precedentemente raggiunto. Il progetto Sminafel, finanziato dall'UE, si è concentrato sull'attività degli enzimi elicasi, che aiutano la replicazione e la riparazione del DNA. Idrolizzando l'adenosina trifosfato (ATP), queste proteine convertono l'energia chimica sull'apertura della doppia elica del DNA. Gli scienziati hanno sviluppato e ottimizzato una tecnologia basata sulle pinzette ottiche che ha permesso lo studio della funzione dell'elicasi. Più specificamente è stata fissata una forcina di DNA su perline rivestite, tra una micropipetta e una trappola ottica, e si è facilitato lo scorrimento delle soluzioni di elicasi e ATP per mezzo di un sistema microfluidico. Vari parametri del sistema, incluse le valvole e la lunghezza della molecola di DNA, sono stati standardizzati per permettere un'efficace apertura della forcina di DNA, consentendo la misurazione dell'attività dell'elicasi. I risultati sperimentali hanno mostrato che l'ampiezza delle fluttuazioni nell'attività dell'elicasi rimaneva costante indipendentemente dalla concentrazione di ATP. Gli unici fattori determinanti si sono dimostrate le fluttuazioni di apertura e chiusura della forchetta di replicazione. La tecnologia Sminafel ha rappresentato un passo importante verso la comprensione del funzionamento dei motori molecolari coinvolti nella riparazione molecolare del DNA e nei meccanismi di duplicazione. Il sistema sviluppato si prefigura di fornire uno strumento unico per studiare in dettaglio diverse biomolecole.
