Investigadores del Instituto de Investigación Biomédica (IRB Barcelona) desarrollan un modelo computacional que permite simulaciones rápidas y precisas de la cromatina y facilita la observación detallada de modificaciones estructurales del genoma
El ADN es la molécula que contiene toda la información genética necesaria para el desarrollo y funcionamiento de los organismos vivos. Esta molécula está organizada en una estructura llamada cromatina, dentro del núcleo de las células. La forma que adopta la cromatina afecta directamente a la actividad de los genes y por eso es importante conocer en detalle la estructura del ADN y poder predecir sus variaciones.
Científicos del IRB Barcelona, liderados por el Dr. Modesto Orozco, han desarrollado un modelo simplificado de ADN llamado CGeNArate que permite realizar simulaciones computacionales rápidas y precisas. Este modelo utiliza un enfoque de coarse-graining que consiste en simplificar un sistema complejo reduciendo el número de grados de libertad, agrupando átomos en unidades más grandes llamadas "granos".
Adicionalmente, emplea algoritmos de aprendizaje automático para reconstruir la resolución atómica de las trayectorias simuladas. Esto permite estudiar la estructura y el comportamiento del ADN sin necesidad de utilizar modelos complejos y lentos, facilitando así investigaciones más rápidas y accesibles.
“Este nuevo modelo puede ser muy útil para proyectos que requieren estudiar la estructura del ADN de manera detallada y rápida. Aunque el modelo ya es funcional, estamos trabajando para mejorarlo y aplicarlo a otros componentes del núcleo celular, lo que podría abrir nuevas oportunidades en la investigación biomédica”, explica el Dr. Orozco, jefe del laboratorio de Modelización Molecular y Bioinformática del IRB Barcelona y Catedrático de la Universidad de Barcelona.
Información genómica detallada
Los investigadores pusieron a prueba la nueva herramienta, y validaron su potencial para obtener simulaciones de cromatina a gran velocidad. “El modelo permitió la observación del comportamiento de una sección específica del ADN en un gen de levadura, la modelización de la estructura del ADN en la mitocondria, la reproducción de la flexibilidad de diferentes estructuras del ADN en varios contextos y además pudo simular la formación de pequeñas estructuras circulares de ADN conocidas como "minicircle"”, detalla David Farré-Gil, primer autor del estudio y estudiante de doctorado en el mismo laboratorio. Estos resultados demuestran la eficacia del modelo para estudiar el ADN y la cromatina en detalle.
Referencia bibliográfica: CGeNArate: a sequence-dependent coarse-grained model of DNA for accurate atomistic MD simulations of kb-long duplexes David Farré-Gil, Juan Pablo Arcon, Charles A. Laughton and Modesto Orozco Nucleic Acids Research (2024) DOI: 10.1093/nar/gkae444
Fotografía de portada: IRB.
