Zapojenie DNA

Zapojením DNA medzi dve uhlíkové nanorúrky výskumníci zmerali schopnosť molekuly viesť elektrinu. Vedci zistili, že len zmena jedného písmena môže drasticky zmeniť odolnosť DNA, čo je fenomén, ktorý plánujú využiť pomocou zariadenia, ktoré dokáže rýchlo skrínovať DNA na mutácie súvisiace s chorobou.



telefónne číslo zákazníckeho servisu ray ban

Hot-wired: Umiestnením dvojvláknového segmentu DNA do medzery v jednostennej uhlíkovej nanorúrke výskumníci zmerali elektrické vlastnosti biologickej molekuly. Keďže aj jediný nesúlad v písmenách DNA ovplyvňuje vodivosť segmentu, systém by mohol byť nakoniec základom chemických senzorov na detekciu mutácií v DNA.

Meranie elektrických vlastností DNA sa ukázalo ako zložité, pretože molekula a jej pripojenie k elektródam má tendenciu byť veľmi krehké. Ale v novej štúdii Colin Nuckolls , profesor chémie na Kolumbijskej univerzite v New Yorku, sa spojil s Jacqueline Bartonová , profesor chémie na Caltech, v Pasadene, CA, ktorý je odborníkom na transport náboja DNA. Nuckollsova skupina už predtým vyvinula metódu na bezpečné pripojenie biologických molekúl k jednostenným uhlíkovým nanotrubičkám, ktoré fungujú ako elektródy v miniatúrnom okruhu.

Výskumníci použili proces leptania na vyrezanie medzery v uhlíkovej nanorúrke; vytvorili skupinu karboxylovej kyseliny na nanotrubici na každom konci medzery. Potom reagovali tieto skupiny s vláknami DNA, ktorých konce boli označené amínovými skupinami, čím sa vytvorili pevné chemické amidové väzby, ktoré spájajú nanorúrky a DNA. Amidové väzby sú dostatočne robustné, aby vydržali obrovské elektrické polia.

Tím odhadol, že reťazce DNA s dĺžkou približne 15 párov báz (približne 6 nanometrov) mali odpor zhruba ekvivalentný odporu podobnej veľkosti kúska grafitu. Toto je zistenie, ktoré vedci mohli očakávať, pretože páry chemických báz, ktoré tvoria DNA, vytvárajú hromadu aromatických kruhov podobných tým v grafite.

Podľa mňa výsledky tejto práce prežijú, na rozdiel od mnohých iných publikácií na túto tému, hovorí chemik Bernd Giese z Bazilejskej univerzity vo Švajčiarsku. Predchádzajúce odhady vodivosti DNA sa dramaticky líšili, hovorí Giese, čiastočne preto, že nebolo jasné, či sa jemná DNA alebo jej spojenie s elektródami poškodilo použitým vysokým napätím. Jeden si myslí, že spálil DNA na drevené uhlie, hovorí Giese. Experimentálne je to veľmi komplikované.

Barton a Nuckolls predviedli dva triky so svojou prepojenou DNA. Prvýkrát zaviedli reštrikčný enzým, ktorý viaže a štiepi DNA v špecifickej sekvencii. Po prerušení prúd prechádzajúci cez DNA zmizol. Je to spôsob biochemického vyhodenia poistky, hovorí Nuckolls. Tiež demonštruje, že DNA si zachováva svoju prirodzenú štruktúru v okruhu; ak by tomu tak nebolo, enzým by nerozpoznal a nerozrezal molekulu.

Pre svoj druhý trik výskumníci zaviedli jeden nesúlad bázových párov do DNA, takže napríklad C bolo spárované s A (skôr ako jeho normálny partner G). Toto vylepšenie zvýšilo odolnosť molekuly asi 300-krát, pravdepodobne preto, že narúša štruktúru dvojitej špirály. Mohli by to urobiť jednoducho pripojením iba jedného z dvoch reťazcov DNA do okruhu. Druhý reťazec - ktorý môže byť buď perfektne zhodný s prvým, alebo môže obsahovať nesúlad - sa môže zapnúť alebo vypnúť.

Ukázanie elektrického účinku takéhoto nesúladu sekvencií a rezania enzýmov je skutočnou silou experimentov, hovorí Danny Porath , z Hebrejskej univerzity v Jeruzaleme v Izraeli, ktorý tiež meral prúd cez DNA. Hrajú sa s parametrami a ukazujú, že vodivosť DNA od nich jednoznačne závisí, a to je krásne, hovorí.

Nuckolls teraz pracuje na využití tohto objavu na detekciu jednonukleotidových polymorfizmov (SNP), jednopísmenových variácií v DNA, ktoré sú spojené napríklad s náchylnosťou k Alzheimerovej chorobe, cukrovke a mnohým ďalším závažným ochoreniam. Nuckolls dúfa, že jeho metóda môže byť použitá na identifikáciu SNP rýchlejšie a s väčšou citlivosťou ako existujúce metódy. V takomto zariadení je referenčný reťazec DNA zapojený do obvodu a ostatné vlákna sa s ním môžu spárovať. Ak druhé vlákno nesie inú základňu v polohe SNP, stačilo by to na spustenie zmeny prúdu cez obvod nanometrov, rovnako ako nesúlad bázových párov. Nuckolls hovorí, že už spolupracuje s elektrotechnikmi na vytvorení senzora, ktorý sa dá zasunúť do existujúcich polovodičových čipov, čím sa stane lacným a ľahko dostupným. Je to jedno z našich veľkých cieľov a sme si dosť blízki, hovorí.

Je pravdepodobné, že tím bude mať konkurenciu. Koncom minulého roka skupina pod vedením o Wonbong Choi , z Florida International University, v Miami, oznámil, že medzi dvoma uhlíkovými nanorúrkami navliekol 80 párov báz DNA a poslal prúd cez DNA. Choi hovorí, že pracuje na vytvorení senzora, ktorý dokáže rýchlo odhaliť prítomnosť špecifických genetických sekvencií – ako je vírus vtáčej chrípky – pri pohľade na zmeny prúdu cez malý okruh.

Barton sa medzitým snaží zistiť, či vodivosť DNA slúži v bunke na nejaký biologický účel. Má dôkazy, že proteíny naviazané na DNA môžu odhaliť poškodenie DNA zmenami v jej elektrických vlastnostiach, čo možno spustí opravu poškodenia. Myslíme si, že je to niečo, čo príroda využíva, hovorí. Je to radikálna myšlienka, ale myslím si, že keď budeme získavať viac a viac dôkazov, prípad bude vyriešený.

skryť

Skutočné Technológie

Kategórie

Nezaradené Do Kategórie

Technológie

Biotechnológia

Technická Politika

Zmena Podnebia

Ľudia A Technika

Silicon Valley

Výpočtový

Magazín Mit News

Umela Inteligencia

Priestor

Inteligentné Mestá

Blockchain

Celovečerný Príbeh

Profil Absolventov

Spojenie Absolventov

Funkcia Mit News

1865

Môj Názor

77 Mass Ave

Zoznámte Sa S Autorom

Profily Vo Štedrosti

Videné Na Akademickej Pôde

Listy Absolventov

Správy

Voľby 2020

S Indexom

Pod Kupolou

Požiarna Hadica

Nekonečné Príbehy

Pandemický Technologický Projekt

Od Prezidenta

Titulný Príbeh

Fotogaléria

Odporúčaná