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1 de Abril de 2018
Bioquímica

Reloj de ADN

Se están dando pasos hacia la construcción de ordenadores moleculares.

GETTY IMAGES/JESPER KLAUSEN

La naturaleza domina la construcción de máquinas y circuitos biológicos, como los que mantienen el reloj interno del organismo, copian genes o permiten que las células se desplacen. En la actualidad, los ingenieros humanos están aprendiendo a diseñar y sintetizar nuevos dispositivos bioquímicos a modo de fábricas a nanoescala, circuitos biológicos e incluso ordenadores moleculares.

Hasta ahora, este trabajo se ha basado sobre todo en la utilización de componentes celulares existentes, como las enzimas, pero algunos investigadores prefieren partir de cero. Estos «programadores de moléculas» eligen el ADN como lenguaje de codificación con el objetivo final de fabricar circuitos y máquinas que compitan con los que se hallan en la naturaleza. Acaba de darse un gran paso hacia la creación del primer oscilador (un reloj molecular) fabricado solo con ADN.

Este logro, publicado en Science en diciembre pasado, demuestra que el ADN no es solo un transportador pasivo de la información genética, sino también una molécula que por sí misma «es capaz de llevar a cabo un comportamiento complejo», en palabras del investigador principal David Soloveichik, ingeniero electrónico e informático de la Universidad de Texas, en Austin. La construcción de un oscilador de ADN es de por sí una proeza de ingeniería biológica y será clave para los próximos avances de la biología sintética. Por ejemplo, para planificar los procesos en las células artificiales, programar la liberación de los fármacos y sincronizar los ordenadores moleculares.

Para crear el dispositivo, Soloveichik, Niranjan Srinivas (por entonces doctorando en el Instituto de Tecnología de California) y sus colaboradores construyeron un compilador de ADN, esto es, una serie de algoritmos que permiten que un programador redacte instrucciones con las que construir moléculas sin tener que adentrarse en los pormenores de la bioquímica. El programa informático traduce estas instrucciones en secuencias de ADN que se sintetizan en forma de hebras que luego se mezclan y se autoensamblan en máquinas moleculares.

Mediante su compilador, el equipo programó un prototipo de oscilador de ADN que genera patrones repetitivos de «tictacs». En principio, según Soloveichik, puede utilizarse la misma fórmula para producir un comportamiento más complejo, como cambiar la velocidad del reloj en respuesta a señales químicas. A largo plazo, estos relojes nos llevarán a la computación química (después de todo, los primeros ordenadores mecánicos no eran más que relojes sofisticados).

Peng Yin, biólogo de sistemas de la Universidad Harvard que no participó en esta investigación, declara estar impresionado por el trabajo y lo tilda de «avance importante para la programación molecular, la nanotecnología dinámica con ADN y la biología sintética in vitro». Dado que los científicos creen que los primeros organismos vivos dependían del ARN, pariente cercano del ADN, Soloveichik añade que «la demostración de que los ácidos nucleicos, como el ADN y el ARN, se comportan de una manera nueva e inesperada aporta información a nuestro conocimiento sobre el origen de la vida».

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