Interacción de los puntos de carbono con los ácidos nucleicos impulsada por su carga superficial

Sus antecedentes:

• Los puntos de carbono (CD) son nanomateriales versátiles con potencial en aplicaciones biomédicas, incluida la teranóstica.
• La comprensión de las interacciones de los puntos de carbono con biomoléculas como los ácidos nucleicos (NA) es crucial para un uso seguro y eficaz.
• Los ácidos nucleicos son fundamentales para los procesos celulares, incluida la regulación génica y la organización de la cromatina.

Objetivo del estudio:

• Investigar las interacciones atómicas entre los puntos de carbono (CD) y diversas estructuras de ácidos nucleicos (NA).
• Determinar cómo las propiedades de los CD, como el tamaño y la carga superficial, influyen en la unión y la integridad estructural de los NA.
• Proporcionar orientación para el diseño de puntos de carbono para aplicaciones teranósticas relacionadas con los NA.

Principales métodos:

• Simulaciones de dinámica molecular atómica de más de 150 μs.
• Simulación de diversas estructuras de NA: hélices de ADN/ARN, tetraloops, G-quadruplexes y nucleosomas.
• Modelado de interacciones con puntos de carbono grafíticos de diversos tamaños y químicas superficiales (neutra, negativa, positiva).

Principales resultados:

• Todos los tipos de puntos de carbono simulados interactuaron con los ácidos nucleicos a través de modos de unión inespecíficos.
• Solo los puntos de carbono cargados positivamente (CD+) demostraron una unión sostenida a los ácidos nucleicos.
• La unión de los puntos de carbono no alteró la arquitectura global de los NA, incluida la formación de pares de bases o la intercalación.
• La adsorción de CD+ en el ADN nucleosomal puede influir en la dinámica local de la cromatina.

Conclusiones:

• La carga superficial y el tamaño de las partículas son determinantes críticos de las interacciones entre puntos de carbono y ácidos nucleicos.
• Los puntos de carbono cargados positivamente son candidatos adecuados para aplicaciones teranósticas dirigidas a ácidos nucleicos.
• Los conocimientos atómicos guían el diseño racional de puntos de carbono para un rendimiento biomédico optimizado.