DNA luz

Como medir temperaturas em escalas celulares? Não dá pra encolher um filete com mercúrio até poder colocá-lo numa célula. Mesmo que isso fosse possível, não haveria como enxergar a temperatura marcada (o que já é meio difícil com termômetros comuns). A miniaturização de dispositivos eletrônicos seria uma possibilidade, mas ainda é algo muito complicado nessa escala. Que tal, então, usar moléculas como proteínas e DNA?

Para resolver esse problema, é preciso juntar os conhecimentos de nanotecnólogos e engenheiros genéticos. Quando a molécula de DNA foi descoberta, os bioquímicos notaram que ela pode se desdobrar quando aquecida. O mesmo ocorre com o RNA e com proteínas, que se desenrolam (ou se desnaturam) ao esquentar demais. Mais recentemente, descobriu-se que os organismos vivos podem usar essas propriedades térmicas das proteínas para medir suas variações internas de temperatura.

Inspirados pelas biomoléculas naturais, nanotermômetros sintéticos começam a sair do Laboratório de Biossensores e Nanomáquinas do Departamento de Bioquímica e Medicina Molecular da Universidade de Montreal, no Canadá [ufa, que nome de instituição sesquipedálico]. Sob coordenação do Prof. Alexis Vallée-Bélisle foram criadas várias estruturas de DNA que podem se dobrar ou se desdobrar em temperaturas específicas.

Segundo artigo publicado na Nano Letters em 8 de abril, o uso de DNA é vantajoso na fabricação de termômetros moleculares por dois motivos: sua química já é bem conhecida e relativamente simples; e a molécula de DNA é programável. Para facilitar a leitura desses termômetros de 5 nanômetros de largura estruturas ópticas são anexadas ao DNA sintético programado para reportar variações térmicas minúsculas — o nanotermômetro foi projetado para operar entre 25 e 90º.C, com intervalos de 0,05ºC.

nanotermômetro-DNA

Nanotermômetros de DNA funcionam com base na deformação térmica da molécula e na fluorescência induzida por um agregado químico. [Imagem: gráfico-resumo do artigo citado]

Os recém-criados termômetros de DNA vão ser úteis não apenas na nanotecnologia, como sensores para nanorrobôs, nanoeletrônicos e nanomedicina mas também vão nos ajudar a entender melhor a biologia molecular e auxiliar as pesquisas com biologia sintética.

“Ainda há muitas questões sem resposta na biologia”, disse o Prof. Vallée-Bélisle ao Sci-News. “Por exemplo, nós sabemos que a temperatura interna do corpo humano é mantida em 37ºC, mas não sabemos se há grande variação de temperatura em nanoescala dentro de cada célula.” Se, por exemplo, as células tumorais forem ligeiramente mais quentes que as normais, nanorrobôs com termômetros de DNA poderiam localizá-las como grande precisão, o que permitiria um tratamento ainda mais certeiro.

Referência
rb2_large_gray25David Gareau et al. Programmable Quantitative DNA Nanothermometers [Nanotermômetros de DNA Quantitativos e Programáveis]. Nano Letters, published online April 8, 2016;
doi: 10.1021/acs.nanolett.6b00156

Crédito da imagem de abertura: thdoubleu via Visual hunt / CC BY-SA

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