Transporte de carga em moléculas de DNA e RNA: modelagem cinética e bioeletroquímica experimental

Resumo

A primeira evidência de transferência de carga (TC) mediada por DNA foi apresentada experimentalmente em 1993, envolvendo processos oxidativos, onde um complexo metálico foi ligado à molécula de DNA por meio de uma de suas bases. A partir de então, os mecanismos de TC no DNA e RNA têm sido investigados por diversos grupos de pesquisa. Com base em sua estrutura, o DNA é uma grande promessa como um meio de TC em dispositivos eletrônicos e biomédicos em nanoescala, devido à sua estabilidade e alta habilidade em se autoprogramar. Já com o RNA, após a descoberta de que o mesmo possui atividade catalítica, foco tem sido dado para o processo de regulação gênica, cabendo destacar os RNAs de interferência (RNAi ou siRNA) e os microRNAs (miRNA). Além disso, vislumbra-se que a atividade catalítica do RNA pode ser modulada para gerar sinais em dispositivos bioeletrônicos, abrindo um novo caminho para obtenção de bioeletrodos para diagnose in vivo. Desta forma, este projeto de pesquisa tem por objetivo contribuir na elucidação dos mecanismos de TC em moléculas de DNA e RNA, tendo em vista a aplicação em biodispositivos eletrônicos. Para isso, a eletroquímica de complexos metálicos ligados a estrutura do DNA e RNA será avaliada antes e após o processo de hibridização. Também, estudaremos a eletrocatálise do RNA como um meio de amplificação do sinal electroquímico. Por fim, pretende-se modelar a cinética de TC, assim como aplicar a teoria de Marcus-Hush comparada com a aproximação de Butler-Volmer para a transferência heterogênea de carga biomolécula-eletrodo. Os resultados da simulação numérica serão comparados com os resultados experimentais. Espera-se que, com diferentes tipos de eletrodos e configurações, as respostas bioeletrocatalíticas possam ser influenciadas e, assim, informações valiosas sobre os mecanismos de TC no DNA e RNA poderão ser obtidas. Este trabalho será realizado no Grupo de Pesquisa da professora Jacqueline Barton, no Catech (California Institute of Technology, Pasadena, California). (AU)