211service.com
DNS vadu pievienošana
Savienojot DNS starp divām oglekļa nanocaurulēm, pētnieki ir izmērījuši molekulas spēju vadīt elektrību. Pētnieki atklāja, ka tikai vienas burta maiņas ieviešana var krasi mainīt DNS pretestību, parādību, ko viņi plāno izmantot ar ierīci, kas var ātri pārbaudīt DNS ar slimībām saistītām mutācijām.
Karstais vads: Ievietojot divpavedienu DNS segmentu spraugā vienas sienas oglekļa nanocaurulē, pētnieki ir izmērījuši bioloģiskās molekulas elektriskās īpašības. Tā kā pat viena DNS burtu neatbilstība ietekmē segmenta vadītspēju, sistēma galu galā varētu būt ķīmisko sensoru pamatā, lai noteiktu mutācijas DNS.
DNS elektrisko īpašību mērīšana ir izrādījusies sarežģīta, jo molekula un tās stiprinājumi pie elektrodiem mēdz būt ļoti trausli. Bet jaunajā pētījumā Kolins Nukolls , ķīmijas profesors Kolumbijas Universitātē Ņujorkā, sadarbojās ar Žaklīna Bārtone , ķīmijas profesors Caltech, Pasadenā, Kalifornijā, kurš ir eksperts DNS lādiņu transportēšanā. Nuckolls grupa iepriekš bija izstrādājusi metodi bioloģisko molekulu drošai savienošanai ar vienas sienas oglekļa nanocaurulēm, kas darbojas kā elektrodi nelielā ķēdē.
Pētnieki izmantoja kodināšanas procesu, lai sagrieztu spraugu oglekļa nanocaurulē; viņi izveidoja karbonskābes grupu uz nanocaurules katrā spraugas galā. Pēc tam viņi reaģēja uz šīm grupām ar DNS pavedieniem, kuru galos bija marķētas ar amīnu grupām, izveidojot izturīgas ķīmiskās amīda saites, kas savieno nanocaurules un DNS. Amīdu savienojumi ir pietiekami izturīgi, lai izturētu milzīgus elektriskos laukus.
Komanda lēsa, ka aptuveni 15 bāzes pāru (apmēram 6 nanometri) gariem DNS pavedieniem pretestība ir aptuveni līdzvērtīga līdzīga izmēra grafīta gabala pretestībai. Tas ir atklājums, ko pētnieki varēja sagaidīt, jo ķīmiskie bāzu pāri, kas veido DNS, rada aromātisku gredzenu kaudzi, kas ir līdzīga grafīta gredzeniem.
Manuprāt, šī darba rezultāti izdzīvos, atšķirībā no daudzām citām publikācijām par šo tēmu, saka ķīmiķis Bernds Gīze , Bāzeles Universitātē, Šveicē. Iepriekšējie DNS vadītspējas aprēķini ir krasi mainījušies, Gize saka, daļēji tāpēc, ka nebija skaidrs, vai izmantotais augstais spriegums ir sabojājis smalko DNS vai tās savienojumu ar elektrodiem. Kāds domā, ka ir sadedzinājis DNS līdz oglei, saka Gīze. Eksperimentāli tas ir ārkārtīgi sarežģīti.
Bārtons un Nukolls veica divus trikus ar savu vadu DNS. Pirmkārt, viņi ieviesa restrikcijas enzīmu, kas saistīja un sagrieza DNS noteiktā secībā. Pārraujot, strāva, kas plūst caur DNS, pazuda. Tas ir veids, kā bioķīmiski izpūst drošinātāju, saka Nukolls. Tas arī parāda, ka DNS ķēdē saglabā savu dabisko struktūru; ja tā nebūtu, ferments neatpazītu un nesagrieztu molekulu.
Otrajam trikam pētnieki DNS ieviesa viena bāzes pāra neatbilstību, piemēram, C tika savienots pārī ar A (nevis tā parasto partneri G). Šis pielāgojums palielināja molekulas pretestību aptuveni 300 reizes, iespējams, tāpēc, ka tas izkropļo dubulto spirālveida struktūru. Viņi to varēja viegli izdarīt, ķēdē savienojot tikai vienu no divām DNS daļām. Otrā daļa, kas var lieliski atbilst pirmajai vai satur neatbilstību, var pacelties vai noņemt.
Šādas secības neatbilstības un enzīmu griešanas elektriskā efekta parādīšana ir eksperimentu patiesais spēks, saka Denijs Porāts , no Ebreju universitātes Jeruzalemē, Izraēlā, kurš arī ir mērījis strāvu caur DNS. Viņi spēlējas ar parametriem un parāda, ka DNS vadītspēja ir skaidri atkarīga no tiem, un tas ir skaisti, viņš saka.
Nuckolls tagad strādā, lai izmantotu šo atklājumu, lai atklātu viena nukleotīda polimorfismus (SNP), DNS viena burta variācijas, kas ir saistītas, piemēram, ar uzņēmību pret Alcheimera slimību, diabētu un daudzām citām nozīmīgām slimībām. Nuckolls cer, ka viņa metodi var izmantot, lai identificētu SNP ātrāk un ar lielāku jutīgumu nekā esošās metodes. Šādā ierīcē DNS atsauces virkne ir pievienota ķēdei, un citām virknēm ir atļauts ar to savienoties pārī. Ja otrajai daļai SNP pozīcijā ir cita bāze, ar to pietiktu, lai izraisītu strāvas izmaiņas caur nanomēroga ķēdi, tāpat kā bāzes pāra neatbilstības gadījumā. Nuckolls saka, ka viņš jau strādā ar elektroinženieriem, lai izveidotu sensoru, kas var ievietot esošās pusvadītāju mikroshēmās, padarot to lētu un viegli pieejamu. Tas ir viens no mūsu galvenajiem mērķiem, un mēs esam diezgan tuvu, viņš saka.
Komandai, visticamāk, būs konkurence. Pagājušā gada nogalē grupa, kuru vadīja Wonbong Choi , no Floridas Starptautiskās universitātes Maiami, ziņoja, ka tas ir sasprindzinājis 80 bāzes pārus DNS starp divām oglekļa nanocaurulēm un raidījis strāvu caur DNS. Choi saka, ka viņš strādā, lai izveidotu sensoru, kas var ātri atklāt specifisku ģenētisku secību, piemēram, putnu gripas vīrusa, klātbūtni, aplūkojot strāvas izmaiņas caur mazo ķēdi.
Tikmēr Bārtons vēlas noskaidrot, vai DNS vadītspēja šūnā kalpo kādam bioloģiskam mērķim. Viņai ir pierādījumi, ka ar DNS saistītie proteīni var noteikt DNS bojājumus, mainot tās elektriskās īpašības, iespējams, izraisot bojājumu novēršanu. Mēs domājam, ka daba to izmanto, viņa saka. Tā ir radikāla ideja, bet es domāju, ka, saņemot arvien vairāk pierādījumu, lieta tiks izstrādāta.