Efeitos de forças externas nas propriedades mecânicas de complexos DNA- ligantes

Abstract

Os estudos de complexos formados com a molécula de DNA normalmente visam obter informações sobre às propriedades fisico-químicas para aplicações biomédicas, como por exemplo, o número de exclusão (quantos sítios de ligação do DNA são ocupados na interação), a constante de ligação ki , etc. Neste trabalho, o enfoque se torna um pouco diferente. Além de realizar a caracterização fisico-química (variação das propriedades mecânicas com a concentração do ligante) analisou-se a influência de forças externas nas propriedades mecânicas dos complexos. Já é sabido que no regime entálpico (altas forças) a estrutura do polímero se altera levando até à desnaturação. Porém, nosso objetivo foi estudar o regime onde as propriedades da molécula de DNA não se alteram, o regime entrópico. Os resultados mostram que os polímeros analisados (complexos formados com intercalantes (Doxorrubicina e Brometo de Etídio) e com a proteína recombinante Sso7d-C8) se comportam de maneira intrigante. Ou seja, as propriedades (principalmente elasticidade) dos complexos dependem da técnica utilizada e da força externa aplicada. Isso fornece a liberdade de sintetizar um polímero específico que modifique suas propriedades dependendo da força aplicada sob o mesmo. Além disso, o comportamento observado por esses polímeros equivale ao de uma mola convencional variando sua constante de força dentro do regime elástico, o que é algo inesperado, já que os cientistas do ramo consideram que forças dentro do regime entrópico não causam alterações nas constantes mecânicas.

The studies performed with DNA molecules usually aim to obtein the physico-chemical properties for biomedical applications. Such as exclusion number (how many DNA si- tes will be ocupped in interaction), the binding constante ki , etc. In this work, the focus is a little different. In addition to perform the physico-chemical caracterization (mechanical properties variation with the binder concentration), we anylized the influ- ence of an external force influence on the mechanical properties of the complex. It is a fact that in the Enthalpic regime (high forces) the polymer structure changes achieving the denaturation. However, our aim was to study the regime in which the properties of the DNA molecule do not change, the Entropic regime. The results show us that the behavior of the analyzed complexes (formed with intercalators (Doxorrubicin and Etiditum Brometo) and with Sso7d-C8) is intriguing. In other words, their properties (manly the elasticity) depend on the technique used and on the external forces applied. This give us the freedom of building an especific polymer that can change their proper- ties depending on the applied force. Beside this, the behavior observed is analogous to a conventional spring modifying its own force constant within the elastic regime, what is something unexpected, as the scientists consider that forces, in the entropic regime, do not modify the complexs properties.