Conclusions

La irrupció de la nanociència i la nanotecnologia ha donat una nova empenta a la instrumentació. Això ha permès que les tècniques de molècula individual s'hagin desenvolupament de manera extraordinària durant la primera dècada del segle XXI. Aquest tipus d'experiments han beneficiat a la biofísica i han despertat l'interès de la comunitat científica pels sistemes biològics.

Les pinces òptiques és una tècnica que ha recollit gran fruits dins del camp de la biofísica. Aquest sistema experimental resulta molt atractiu per a realitzar experiments sobre biomolècules perquè es tracta d'una tècnica no invasiva que proporciona informació quantitativa. Les minipinces són un muntatge experimental compacte, precís i acurat. El seu calibratge és independent de la major part de paràmetres experimentals, cosa que facilita molt el treball dels experimentadors. A més, és un instrument versàtil de manera que es poden ampliar el tipus d'experiments que es poden realitzar.

La molècula d'ADN té un paper central en els éssers vius perquè s'encarrega d'emmagatzemar la informació genètica de les cèl·lules. Aquestes necessiten separar les dues cadenes que formen la doble hèlix per tal d'accedir als parells de bases que codifiquen les proteïnes. La ruptura dels parells de bases es pot aconseguir in vitro mitjançant les minipinces. Les CFD obtingudes tenen forma de dent de serra i depenen de la seqüència de bases. El model mesoscòpic basat en el model de primers veïns descriu correctament aquestes CFD.

Des d'un punt de vista físic, la ruptura d'ADN és un procés de fractura. Les CFD mostren regions cooperatives de ruptura. Mitjançant tècniques d'anàlisi bayesià es poden inferir els estats intermediaris que s'observen durant la ruptura i la grandària de les regions cooperatives, que presenten un rang de 10-80 pb. El model de joguina és una versió simplificada del model mesoscòpic que recull les propietats estadístiques bàsiques dels experiments de ruptura. Els experiments no permeten discriminar RCR menors de 10 pb. Per altra banda, l'obertura de bases d'una en una es pot aconseguir augmentant la rigidesa de la trampa òptica fins a 100 pN/nm. Curiosament, aquest valor es correspon amb la rigidesa d'un sol nucleòtid de la cadena senzilla d'ADN. Això permet a la maquinària cel·lular accedir a la informació genètica d'una base en una base, sense necessitat de tenir un gran nombre de bases obertes. D'aquesta manera, les bases no s'exposen al solvent i s'eviten possibles d'anys.

Els valors de les energies lliures UO no descriuen quantitativament les CFD dels experiments de ruptura. Aquests valors es poden modificar per tal d'ajustar les mesures experimentals al model mesoscòpic. L'ajust es fa mitjançant un algoritme Monte Carlo que es mostra robust i dóna solucions satisfactòries. Els resultats mostren una dependència heterogènia de les 10 EFPB amb la sal. A més, els resultats prediuen correctament les temperatures de desnaturalització dels oligonucleòtids.

Les minipinces també permeten realitzar experiments a força controlada mitjançant un algoritme de realimentació. Les CFD a força controlada són irreversibles a l'escala de temps de l'experiment i sempre presenten histèresi. El nombre de bases obertes en funció de la força obeeix les lleis d'escalament predites.

Aquesta tesi s'ha centrat en les propietats estadístiques i termodinàmiques dels experiments de ruptura d'ADN realitzats amb pinces òptiques. Aquest estudi ha respost algunes preguntes i n'ha deixat altres d'obertes. El següent pas és estendre el treball per comprendre les extraordinàries propietats de l'ADN i trobar aplicacions pràctiques basades en els descobriments exposats aquí.

JM Huguet 2014-02-12