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DOI : 10.2240/azojono0118

Strom-Spannungscharakteristiken von Tatsächliches Guanin-Reichen Reihenfolgen ΛDNS

RAM Ajore, Inderpreet Kaur, R.C.Sobti und Lalit M. Bharadwaj

Copyright AZoM.com Pty Ltd.

Dieses ist ein der Belohnungs-Anlage AZO-Freien Zugangs Artikel (AZO-RUDER), der im Sinne der AZO-RUDER http://www.azonano.com/oars.asp verteilt wird

Eingegeben: Am 17. August 2007th

Bekannt gegeben: Am 7. November 2007th

Themen Umfaßt

Zusammenfassung

Hintergrund

Material und Methoden

Ergebnisse

Elektronische Kupplung

Diskussion

Schlussfolgerung

Quittung

Bezüge

Kontaktdaten

Im anwesenden Manuskript sind I/V (IV) Maße von reichen Reihenfolgen des doppelsträngigen Guanins von ΛDNS berichtet worden. Diese Reihenfolgen zeigen Längenabhängigleitfähigkeit. Leitfähigkeit (σ0) DNS von Länge, L = 0,6494 x 10 (BP 1910), 1 x 10 (2947 BP) und 1,3498 x 10 cm (3970 BP) wurde gefunden, um 2,4 x 10, 7,7 x 10cm zu sein2-1 und Isolatorverhalten, beziehungsweise. Kennzeichnung IV stillgestellter DNS war auf den Goldmikroelektroden erfolgt, die durch Laser-Entfernung unter Verwendung der Optischen Pinzette der Leistung 0,66 mW fabriziert wurden. Gebührenmitteilungs-Abstandsbewertung von reichen Reihenfolgen des tatsächlichen Guanins zeigen zunehmende Frequenz von intervenierenden Basis zwischen Leitgeräten mit Zunahme der Länge. Ergebnisse der vorliegenden Untersuchung können für die Feststellung des Verhaltens von nanowires mit unterschiedlichem Gebührenmitteilungsabstand nützlich sein

Biologische und körperliche Untersuchungen über DNS-Zelle haben beträchtliche Zinsen in die elektronischen Eigenschaften von DNS (1) aufgedeckt. Entstehung von DNS-Verletzungen infolge der Strahlenwirkungs- und Ionisierungspotentialstudien von stickstoffhaltigen Basis von DNS hat Forscher in Richtung zu DNS-Elektronik (2) aufgespürt. Außer der Öffnung erforderliches Πelektron von reichen Basis für Leitfähigkeit, besitzt DNS auch Nano-schuppe Abmessungen für Nano-elektronik (3, Eigenschaften 4).These machen DNS ein viel versprechendes Material für molekulare Elektronik. Elektrische Eigenschaften von DNS werden mit dem Ziel des Produzierens von nanoscale Einheiten wie molekulares Kabel studiert (5, 6).

Früher wurde Kennzeichnung IV durch photoinduced Gebührenmitteilungsstudien (7) impliziert, während neue Studien auf direkten elektrischen Maßen zentriert haben. Die Maße der elektrischen Leitfähigkeit haben vieldeutiges experimentelles erbracht und die theoretischen Ergebnisse, DNS aussprechend besitzt eine große Auswahl des Verhaltens. Forscher studierten Strom-Spannungs-Kennlinien des kompletten Genoms des Λbakteriophages und synthetisierten chemisch oligos bis zu 30 BP (8, 9). Kennzeichnung IV natürlicher DNS bringt die reichen Regionen des niedrigen und hohen Guanins zusammen, die durch Introne getrennt werden. Reihenfolgen mit reichem Guaningehalt hat hohes Potenzial für zukünftiges nanowire, da Guanin niedrigstes Oxidationspotential unter vier Basis hat, die DNA-Sequenz (10) festsetzen. Nicht mehr Literatur ist für Strom-Spannungs-Kennlinien von reichen tatsächlichen Reihenfolgen des Guanins des Λbakteriophages berichtet worden.

Dieser Studienbericht über direkte Maße IV von reichen Reihenfolgen ΛDNS des doppelsträngigen tatsächlichen Guanins. Drei reiche Regionen des Guanins wurden für diese Studie ausgewählt, damit elektrisches Verhalten von DNS-nanowire nicht infolge des niedrigen Guaningehalts betroffen sein sollte. Diese tatsächlichen Reihenfolgen der unterschiedlichen Größe wurden durch Polymerase-Kettenreaktion unter Verwendung (PCR) der spezifischen thiolated Grundiermittel synthetisiert.

Material und Methoden

Spezifische Thiolated (5' Enden) Grundiermittel Pr1 (1F-ATGCTTGAACCCGCCTATGC, 1R-TCACTTCATGCTTCGGCTTGAC), Pr2 (2F-TGGGATATTACGTCAGCGAGGAC, 2R-CACTTCATGCTTCGGCTTGAC) und Pr3 (3F-TGACTGCTGCTGCATTGACG, 3R-GCCATGATTACGCCAGTTGTAC) wurden auf Programm des Genseitentriebes 3,05 durch DarstellungsGC% gegen Reihenfolge ΛDNS (48502 BP) entschieden. Grundiermittel wurden von Bio Basics Inc. synthetisiert und verschafft. Standardisierung von Verstärkungsbedingungen für die spezifischen Grundiermittel (Pr1, Pr2 u. Pr3) waren auf MJ-Forschungs-Steigung cycler (PTC-200) erfolgt. Verschiedene Sets Bedingungen wurden verwendet, damit maximale Verstärkung erreicht werden kann. Die Optimalen erreichten Verstärkungszustände waren 560C, 560C und 550C und 1,5 mm Mg-+ cm), 2947 BP (1 x 10-4 cm). PCR synthetisierte reiche Reihenfolgen des Guanins (SQ1 = 1910bp; SQ2 = 2947 BP; SQ3 = 3970 BP) wurden unter Verwendung des Nucleotrap PCR-Reinigungssatzes gereinigt. Eine Prozedur, zum der Goldelektrode mit Abstand 0,6, μm 1,0 und 1,3 zu fabrizieren war anderswo (11) beschrieben worden. In Kürze wurden Mikroelektroden auf Gold beschichtetem (30 nm) Glaswafer unter Verwendung der Optischen Pinzette Mit Microlaser-Zerlegung Combi-Anlage fabriziert. Gold wurde entfernt, indem man UV-Laser (λ-337 nm) von 4 ns Impulsdauer mit Energie von µJ 20 und durchschnittlicher Leistung von 0,66 mW anwendete. Elektroden wurden mit Piranhalösung gesäubert [HSO2: HO: 3:1 (v/v)] als erwähntes früher (12).

Ein Absinken (0,2 μl) von vorbereiteten DNA-Proben (SQ1, SQ2 u. SQ3) wurde heraus über physikalisch getrennten Elektroden für ihre Immobilisierung pipettiert, um Interelement Verkabelung festzulegen. Es wurde während eines Zeitraums von 16 Stunden ausgebrütet und gewaschen dann gänzlich mit entionisiertem destilliertem Wasser. Schließlich war es der Stickstoff, der getrocknet wurden und IV gekennzeichnet auf der Tischplattenfühlerstation durch signatone befestigt mit dem Hewlett-Packard HP4155A, das Halbleiter-Parameter-Analysegerät, das einen Innenwiderstand von ≥1013 W und aktuelle Auflösung von Fa 10 hat. ΛDNS wurde als erwähntes früher (12) stillgestellt. Alle Chemikalien und Enzyme des Molekularbiologiegrades wurden von Q.BIO-Gen verschafft; BIO BASIC INC.; ; Sigma und. Alle Lösungen wurden in entionisiertes (18 MΩ) destilliertes ultra reines Wasser vorbereitet (Anlage ELGA Purelab ultra). Proben wurden in entionisiertes Wasser vorbereitet, um die Rolle des Gegenioneneffektes in DNS-Leitfähigkeit auszuschließen. Mg und andere biologische anorganische Ionen wurden nicht als sie lose Basis von DNS und von RNS (13) hinzugefügt.

Ergebnisse

IV Maße: PCR synthetisierte Guanin-reiches (SQ1, SQ2 und SQ3) und Reihenfolgen ΛDNS wurden zwischen Mikroelektroden stillgestellt. Die Menge von DNS zwischen Elektroden wurde geschätzt, um ~ 1-4 x 10 ng-1 für ΛDNS zu sein. Isotrope elektrische Eigenschaft wurde in jedem Fall beobachtet. Folglich ist die Zelle von DNS wahrscheinlich im amorphen Zustand d.h. verteilte nach dem Zufall (14). Um zu garantieren dass die Leitfähigkeit, die beobachtet wurde an DNS und nicht wegen jeder möglicher Verunreinigung lag, wurden esteuerte Experimente durchgeführt. Elektroden mit stillgestellter DNS wurden für 30 Minuten in einer Lösung ausgebrütet, die DNAse-ICh enthält. Dieses Enzym schneidet speziell doppelsträngige DNS. Kennzeichnung IV der DNAse behandelten Elektrode zeigt nicht aktuelles. Dieses stellt Vorhandensein von DNS zwischen Elektroden sicher. In einem anderen Kontrolltest wurden Elektroden Microlaserbehandlung anstelle der DNAse, wieder das Ergebnis waren selben gegeben. Die Art von den erreichten Eigenschaften streichen die Rolle von Gegenioneneffekten durch. Es wird nicht erwartet, um starken Fall in Leitung zu ergeben, wenn es einen Zählwerkioneneffekt gibt (Feige. 1D). Der geltendste Faktor trägt möglicherweise zur Leitfähigkeit entlang dem DNS-Doppelhelix liegt am beweglichen Gegenion des Dünnfilms des Wassers bei. Während bewegliche Gegenionen möglicherweise zur Leitfähigkeit bei Zimmertemperatur beitragen, fallen das Stickstoffabdampfen von Proben vor Durchführungsleitfähigkeitsmaß und die scharfen unten in Leitfähigkeit bei Zunahme der Länge durchstreicht für seine beträchtliche Rolle.

Abbildung 1.

Abbildung 1 vergleicht Strom-Spannungs-Kennlinien von ΛDNS, von SQ1, von SQ2 und von SQ3 bei -1 mit +1V. Strom wurde an der normalen und Rückpolarität gemessen (N/R), isotrope Eigenschaften wurden beobachtet. Spannungsschleifen wurden im Negativ zur positiven Richtung durchgeführt und die Feinstruktur sowie die Gesamtform der Daten wird um nullvorspannung für hohes unten verglichen mit Schleifen widergespiegelt. Durchschnitt von drei Maßen für jeden Fall wird in Abbildung 1 gezeigt und die Bewertung ist in Tabelle 1 für SQ1, SQ2 und SQ3 berichtet worden.

Tabelle 1.

Maximum (i)

Maximum (Kobold.)

(BP 1910)

-5 A

4 Ω

(2947 BP)

-8 A

7 Ω

(3970 BP)

-10 A

9 Ω

Sehr niedrig wurde Strom im Bereich von PA für ΛDNS beobachtet (Feige. 1A). SQ1 und SQ2 sind, mit einem Bandabstand bis zu eV ~0,16 und ~0,22 ausgeprägt nichtlinear, über dem hinaus beträchtliche Stromstärke auftritt (Feige 1B u. C). Strombereich von Na 10 μA und 10 wurde für SQ1 und SQ2, beziehungsweise beobachtet. SQ3 zeigt fast Ähnliches Verhalten wie im Falle der ΛDNS mit einem Bandabstand von 0,02 eV und von Strom in Reichweite PA-10 (Feige. 1D).

Elektronische Kupplung

Elektronische Kupplungsenergie ist ein wichtiger Bestandteil für alle Baumuster, die DNS-Leitfähigkeit beschreiben. Momentan wurde es unter Verwendung der Einpunktberechnungen des neutralen G berechnet: C (A: T) nG: C auf dem B3LYP/6-31G (d, P) Geometrie unter Verwendung der halb empirischen Zwischenvernachlässigung der differenzialen Deckung (INDO) Hamilton. Der Abstand (R) zwischen dem falschen Paard.h. Abstand zwischen doppelten membered aromatischen Hälften in der dritten Dimension wurde konstant gehalten, wie im Falle des B-DNA 3,38 Å ist. Schließlich wurde elektronische Kupplungsenergie für Lochübertragung von der Energie des HOMOS und von HOMO-1 des Stapels der falschen Paare erhalten, erhalten mit dem INDO, das an der DFT/B3LYP optimierten Geometrie (15, 16) Hamilton ist. Geometrie von Basis und Basispaare in B-DNA wurden unter Verwendung der Schablonen für Nukleinsäuren vom BERNSTEINFARBIGEN Kraftbereich erstellt, wie eingeführt in HYPERCHEM. Das Zuckerphosphatrückgrat wurde gelöscht und Wasserstoff wurde an den Standardbondlängen hinzugefügt. Falsche Paare überholen und dem Winkel zwischen den Flächen von zwei falschen Paaren wurde 3,38 Å und 36, beziehungsweise gehalten0.

Diskussion

Sehr niedrig wurde Strom in PA-Reichweite für ΛDNS beobachtet. Dieses kann niedriger Schwellwertspannung beziehungsweise zugeschrieben werden, während der beträchtliche Wert des Stroms für zugezogen wurde SQ1 und SQ2 bei -1 bis +1 V. Current im Bereich von Na 10 μA und 10 durch SQ1 und SQ2 gezeigt wurde. Am allerersten Augenblick liegt möglicherweise diese Beobachtung am Guaninreichtum der Reihenfolgen, wie die ausgewählten Reihenfolgen von den Guaninreichregionen waren. Andererseits hat SQ3 sehr unähnliche Reichweite aktuellen PAs i.e.10 gezeigt. Es ist interessant, zu beachten, dass Strombereich durch einen Faktor von 10 mit nacheinander erhöhen in der Folge Länge vermindert hat. Die Leitfähigkeit (σ0) ausgewertet für SQ1 und SQ2 mit Bandabstand von Δ=0.16 und Δ= 0,22 eV wurde gefunden, um 2.4x10 und 7.7x10cm5 zu sein,2-1 beziehungsweise. Um die vergleichbare Leitfähigkeit am gleichen Bandabstand zwischen SQ1 und SQ2 festzustellen, wurde Leitfähigkeit am eV Δ=0.16 für SQ2 berechnet. Es wurde berechnet, um zu sein σ0 = 2.3x10 Ωcm. Es zeigt keinen beträchtlichen Unterschied von der Leitfähigkeit, die am Bandabstand von Δ= 0,22 eV berechnet wird. Der maximale Widerstand [maximal (Imp)] angeboten durch DNS segmentiert SQ1, SQ2 und SQ3 waren ein Faktor von x10, x10 und x10 Ω9.

Um die Frequenz des Gebührenmitteilungsabstandes in SQ1 festzustellen, waren Reihenfolgen SQ2 und SQ3, ihre Analyse erfolgt. Es wurde beobachtet, dass Leitgeräte (GASCHROMATOGRAPHIE: CG) sind getretenes inby (A: T oder T: A-) nbases [G: C (A: T) nG: C]. Außerdem wurde es auch gefunden, dass ` N' von 1 bis 10 mit unterschiedlicher Frequenz in SQ1, in SQ2 und in SQ3 sich unterscheidet. Frequenz von N < 6 wurde gefunden, um mehr verglichen mit Frequenz von N > 6. zu sein, in Tendenz von ` A Zu Treten' oder ` T' zwischen Leitgeräte ` G' wurde nacheinander mit Zunahme der Länge erhöht. Um die Rolle von intervenierenden Basis in DNS-Leitfähigkeit festzustellen, wurde elektronische Kupplungsenergie für unterschiedliche Frequenz von intervenierenden Basis zwischen Leitgeräten berechnet (Tabelle 3). Sie zeigt, dass elektronische Kupplungsenergie mit Zunahme in der Anzahl A erhöht: T-Paare zwischen Leitgeräten. Elektronische Kupplung verringert sich scharf bis zu N = 3 und weiterere Zunahme ` N' starker Fall wird nicht beobachtet. Dieses ergibt schwache Kupplung für zwei anliegende Leitgeräte, die Abnahme an der Leitfähigkeit verursachen. Die Studie und die Diskussion über die Ladungsträger und den Effekt nucleobase elektronischer Kupplung sind unzureichend, feste Schlussfolgerungen über den Gebührenmitteilungsabstand zu zeichnen, aber er dient den Zweck, den die Intervention von Basis zwischen Leitgeräte bedeutender Änderung in der elektronischen Kupplungsenergie verursacht, die ein notwendiger Bestandteil für Gebührenmitteilung ist.

Tabelle 2.

[G: C (A: T) nG: C]

H- (H-1) (eV)

-8,539

-8,488

0,051

2G

-8,564

-8,465

0,099

3G

-8,572

-8,455

0,117

4G

-8,575

-8,450

0,125

5G

-8,576

-8,448

0,128

6G

-8,576

-8,447

0,128

7G

-8,576

-8,444

0,132

8G

-8,576

-8,443

0,133

9G

-8,576

-8,442

0,134

10G

-4,938

-4,804

0,134

Es wird auch berichtet, dass zunehmende Zahl von (A: T) N (n>4) blockiert nicht die Ladung, um sich zu bewegen, eher A: T tritt als ein Ladungsträger (18) auf. Tabelle 3 stellt auch mit Zunahme ` N' von 1-3 elektronischen Kupplungsenergiezunahmen scharf dar und nachdem N = 4, die solche Tendenz vermindert. Dieses Ergebnis kann durch die Studien von Saito weiter et al. bekräftigt werden (1998) wer Ionisierungsenergie für G berechnete: C ist eV 7,34, denn TAGAT ist eV 6,73, denn TTGTT ist 6,96 eV (19). Dieses zeigt offenbar an, dass anliegende Basis Stabilisierungsfolglich Abnahme an IP für TAGAT fördern und TTGTT.This Mittelwertbildung von den Intronen berechnet, die für Langstreckenleitfähigkeit notwendig sind. Jedoch ist es nicht notwendig, dass Unterschiede jeder mögliche Reihenfolge das gleiche Muster der Leitfähigkeit ergeben.

Schlussfolgerung

Im vorliegenden Fall wurde Leitfähigkeit von reichen Reihenfolgen des tatsächlichen Guanins von ΛDNS gefunden, um Länge zu sein abhängig. Es wird von der Reihenfolgenbewertung und elektronischen von der Kupplungsenergieberechnung zwischen zwei Leitgeräten geschlossen, dass Leitfähigkeit von studierten Reihenfolgen durch Frequenz von intervenierenden Basis geändert wurde. Zahl von intervenierenden Basis zwischen Leitgerät zwei ist nicht konstant oder örtlich festgelegt. Variabilität von intervenierenden Basis wurde gefunden, mit Zunahme der DNA-Sequenz-Länge zu erhöhen. DNS-Leitfähigkeit wird nicht vollständig geregelt, durch Guaninbasis aber ergänzt auch durch `' An den Basis. Die Mittelwertbildung von Intronen ist für Langstreckengebührenmitteilung notwendig. Diese Ergebnisse versehen möglicherweise Einblicke in das elektrische Verhalten von reichen Reihenfolgen des Guanins mit unterschiedlichen intervenierenden Basis. Es ist möglicherweise auch hilfreich, wenn man die Leitfähigkeit von DNS-nanowire ändert.

Quittung

Diese Arbeit wurde durch Abteilung von Biotechnologie (DBT) und Abteilung des Wissenschaft Und Technik (DST) unterstützt. Autoren sind zu Dr. Prakash von GETECH Hyderabad, Indien für Mikroelektrodenreihenfälschung dankbar. Wir sind auch zu Herrn A.K. Shukla und zu Dr. Amit Sharma für ihre wertvolle Lenkung und Vorschläge dankbar. Eins von uns Autoren (RAM Ajore) dankt dem Rat der Wissenschaftlichen und Industrieforschung (CSIR), für die Lieferung des Stipendiums

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RAM Ajore, Inderpreet Kaur, Lalit M. Bharadwaj

Biomolekulare Elektronik-und Nanotechnologie-Abteilung (BIEGUNG)
Zentrale Wissenschaftliche Instrument-Einteilung (CSIO)
Sector-30C, Chandigarh Indien

Telefon: +91-172-2657811 Außen-482, 452
+91-172-2656285

Fax: +91-172-2657267

E-Mail: ajore_r@rediffmail.com, lalitmbharadwaj@hotmail.com

R.C.Sobti

Abteilung von Biotechnologie,
Sector-14, Chandigarh Indien

Date Added: Nov 8, 2007 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 17:52

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