211service.com
DNR prijungimas
Sujungdami DNR tarp dviejų anglies nanovamzdelių, mokslininkai išmatavo molekulės gebėjimą pravesti elektrą. Tyrėjai nustatė, kad pakeitus vieną raidę, DNR atsparumas gali smarkiai pasikeisti – reiškinys, kurį jie planuoja išnaudoti prietaisu, galinčiu greitai patikrinti DNR dėl su liga susijusių mutacijų.
Karštas laidas: Dvigrandį DNR segmentą įdėję į vienos sienelės anglies nanovamzdelio tarpą, mokslininkai išmatavo elektrines biologinės molekulės savybes. Kadangi net vienas DNR raidžių neatitikimas turi įtakos segmento laidumui, sistema ilgainiui gali būti cheminių jutiklių, skirtų aptikti DNR mutacijas, pagrindu.
Išmatuoti DNR elektrines savybes pasirodė sudėtinga, nes molekulė ir jos tvirtinimai prie elektrodų yra labai trapūs. Tačiau naujajame tyrime Colinas Nuckollsas , Niujorko Kolumbijos universiteto chemijos profesorius, kartu su Jacqueline Barton chemijos profesorius Caltech, Pasadenoje, Kalifornijoje, kuris yra DNR krūvio transportavimo ekspertas. Nuckollso grupė anksčiau buvo sukūrusi metodą, leidžiantį saugiai prijungti biologines molekules prie vienasienių anglies nanovamzdelių, kurie veikia kaip elektrodai nedidelėje grandinėje.
Tyrėjai naudojo ėsdinimo procesą, kad išpjautų plyšį anglies nanovamzdelyje; jie sukūrė karboksirūgšties grupę ant nanovamzdelio kiekviename tarpo gale. Tada jie reagavo į šias grupes su DNR grandinėmis, kurių galai buvo pažymėti aminų grupėmis, sukurdami tvirtus cheminius amido ryšius, sujungiančius nanovamzdelius ir DNR. Amido jungtys yra pakankamai tvirtos, kad atlaikytų didžiulius elektrinius laukus.
Grupė apskaičiavo, kad maždaug 15 bazinių porų (apie 6 nanometrų) ilgio DNR grandinės atsparumas buvo maždaug toks pat, kaip ir panašaus dydžio grafito gabalo. Tai atradimas, kurio tyrėjai galėjo tikėtis, nes cheminių bazių poros, sudarančios DNR, sukuria aromatinių žiedų krūvą, panašią į grafito žiedus.
Mano nuomone, šio darbo rezultatai išliks, priešingai nei daugelis kitų publikacijų šia tema, sako chemikas Berndas Giese Bazelio universiteto, Šveicarija. Ankstesni DNR laidumo vertinimai labai skyrėsi, sako Giese, iš dalies dėl to, kad buvo neaišku, ar gležna DNR arba jos jungtis su elektrodais nebuvo pažeista dėl naudojamos aukštos įtampos. Manoma, kad DNR sudegino iki anglies, sako Giese. Eksperimentiškai tai labai sudėtinga.
Bartonas ir Nuckollsas atliko du triukus su savo laidine DNR. Pirmiausia jie įvedė restrikcijos fermentą, kuris surišo ir supjaustė DNR tam tikra seka. Nutrūkus, srovė, einanti per DNR, išnyko. Tai būdas biochemiškai išpūsti saugiklį, sako Nuckollsas. Tai taip pat parodo, kad DNR grandinėje išlaiko savo prigimtinę struktūrą; jei to nebūtų, fermentas neatpažintų ir nesupjaustytų molekulės.
Antrojo triuko metu mokslininkai į DNR įvedė vienos bazinės poros neatitikimą, kad, pavyzdžiui, C buvo suporuotas su A (o ne įprastu partneriu G). Šis pakeitimas padidino molekulės atsparumą maždaug 300 kartų, tikriausiai todėl, kad jis iškraipo dvigubą spiralinę struktūrą. Jie galėtų tai padaryti nesunkiai, į grandinę prijungę tik vieną iš dviejų DNR gijų. Antroji sruogelė, kuri gali puikiai derėti su pirmąja arba turėti neatitikimą, gali pakilti arba nusileisti.
Tokio sekos neatitikimo ir fermentų pjaustymo elektrinio poveikio parodymas yra tikroji eksperimentų stiprybė, sako Danny Porathas , iš Hebrajų universiteto Jeruzalėje, Izraelyje, kuris taip pat išmatavo srovę per DNR. Jie žaidžia su parametrais ir parodo, kad DNR laidumas aiškiai priklauso nuo jų, ir tai yra gražu, sako jis.
Nuckollsas dabar stengiasi išnaudoti šį atradimą, kad nustatytų vieno nukleotido polimorfizmus (SNP), vienos raidės DNR variacijas, kurios yra susijusios, pavyzdžiui, su jautrumu Alzheimerio ligai, diabetui ir daugeliui kitų pagrindinių ligų. Nuckollsas tikisi, kad jo metodas gali būti naudojamas SNP identifikuoti greičiau ir jautriau nei esami metodai. Tokiame įrenginyje į grandinę prijungiama etaloninė DNR grandinė, o kitoms grandinėms leidžiama su ja susieti. Jei antroji kryptis turi skirtingą bazę SNP padėtyje, to pakaktų, kad per nanoskalės grandinę pasikeistų srovė, kaip tai padarė bazinių porų neatitikimas. Nuckollsas sako, kad jis jau dirba su elektros inžinieriais, kad sukurtų jutiklį, kuris galėtų įterpti į esamus puslaidininkinius lustus, todėl jis yra pigus ir lengvai prieinamas. Tai vienas iš mūsų didžiausių dėmesio, ir mes esame gana arti, sako jis.
Tikėtina, kad komanda turės konkurencijos. Praėjusių metų pabaigoje grupė, kuriai vadovavo Wonbong Choi Floridos tarptautinis universitetas Majamyje pranešė, kad tarp dviejų anglies nanovamzdelių suvertė 80 bazinių DNR porų ir per DNR perdavė srovę. Choi teigia, kad jis stengiasi sukurti jutiklį, kuris galėtų greitai atskleisti specifinių genetinių sekų, tokių kaip paukščių gripo virusas, buvimą, žiūrint į srovės pokyčius per mažytę grandinę.
Tuo tarpu Bartonas ketina išsiaiškinti, ar DNR laidumas ląstelėje atlieka kokį nors biologinį tikslą. Ji turi įrodymų, kad su DNR prisijungę baltymai gali aptikti DNR pažeidimus, pasikeitus jos elektrinėms savybėms, o tai gali paskatinti pažeidimo taisymą. Manome, kad gamta tuo naudojasi, sako ji. Tai radikali idėja, bet manau, kad kai gausime vis daugiau įrodymų, byla bus baigta.