image: The hexABC atlas analyses all 4,096 possible DNA hexamers—corresponding to 2,080 unique sequences—to determine how sequence shapes DNA structure and dynamics, classify hexamers into physical families, and explore their relationship with genome evolution.
Credit: Federica Battistini (IRB Barcelona / hexABC Consortium)
Barcelona, 9 de septiembre de 2026 - La secuencia del ADN no solo contiene las instrucciones necesarias para producir proteínas. El orden de sus cuatro letras (A, T, C y G) también determina cómo se dobla la molécula, cuánto puede deformarse y cómo interactúa con otros componentes celulares. Estas propiedades influyen en procesos fundamentales y pueden condicionar cómo se regula el genoma.
Un estudio internacional liderado por el IRB Barcelona presenta ahora la caracterización más completa hasta la fecha de este «código físico» del ADN. El trabajo, publicado en Nature Communications, analiza los 2.080 hexámeros únicos mediante simulaciones de dinámica molecular. Para llevar a cabo esta caracterización, 14 grupos del Ascona B-DNA Consortium trabajaron durante tres años en la simulación de dos réplicas de 190 fragmentos de ADN de doble hélice, cada uno de 20 pares de bases de longitud. En conjunto, las simulaciones generaron unos 250 terabytes de datos con resolución atómica.
“Para funcionar, el ADN debe doblarse, abrirse e interactuar con numerosas proteínas. Por eso, conocer cómo la naturaleza de la secuencia condiciona su comportamiento físico es esencial para comprender la regulación y la evolución del genoma, más allá de la información contenida en los genes”, explica el Dr. Modesto Orozco, investigador ICREA, jefe del laboratorio de Modelización Molecular y Bioinformática del IRB Barcelona y catedrático de la Universidad de Barcelona, que ha liderado el estudio.
Una molécula dinámica
El atlas muestra que fragmentos de ADN con una composición similar pueden comportarse de forma muy distinta dependiendo del orden de sus bases. La duración de las simulaciones también permitió observar fenómenos poco frecuentes, como aperturas transitorias y desenrollamientos parciales de la doble hélice.
“Hemos podido observar tanto el comportamiento habitual de cada secuencia como movimientos excepcionales que normalmente quedan fuera del alcance de las simulaciones. El resultado es un mapa de referencia para entender la diversidad física del ADN”, señala la Dra. Federica Battistini, primera autora del trabajo e profesora lectora de la Universidad de Barcelona y investigadora del IRB Barcelona.
Una huella en la evolución del genoma
El equipo quiso averiguar si estas propiedades físicas habían influido en la evolución del genoma. Para ello, estudió regiones que no contienen instrucciones para producir proteínas y observó que las secuencias más frecuentes suelen resistir mejor los pequeños cambios: aunque se sustituya una de sus letras, su forma y sus movimientos apenas se alteran.
Aunque la tendencia observada es moderada, los resultados sugieren que la evolución habría favorecido secuencias capaces de conservar las propiedades físicas necesarias para el funcionamiento del ADN.
Los datos generados se han puesto a disposición de la comunidad científica siguiendo los principios FAIR. Este recurso podrá utilizarse para desarrollar modelos computacionales simplificados y sistemas de inteligencia artificial capaces de representar el ADN y la cromatina a escalas mayores.
En el trabajo han participado los 14 grupos del Ascona B-DNA Consortium, con participación de instituciones de España, Francia, Reino Unido, Estados Unidos, Alemania, Polonia, Suiza, Uruguay y Lituania. Ha recibido financiación de la Comisión Europea, a través de BioExcel y el proyecto MDDB; del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades; del Instituto de Salud Carlos III; del Fondo Europeo de Desarrollo Regional; y de la Generalitat de Catalunya a través de AGAUR. También ha contado con recursos de computación del Barcelona Supercomputing Center y de otras infraestructuras internacionales.
Journal
Nature Communications