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DOI : 10.2240/azojono0118

Características Actuales del Voltaje de las Series Ricas λ-DNA de la Guanina Intrínseca

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

Derechos De Autor AZoM.com Pty Ltd.

Esto es un artículo del Sistema de las Recompensas del Acceso Abierto del AZo (AZo-REMOS) distribuido de conformidad con los AZo-REMOS que el uso sin restricción de los permisos proporcionó al trabajo original se cita pero se limita correctamente a la distribución y a la reproducción no comerciales.

Sometido: 17 de agosto de 2007th

Asentado: 7 de noviembre de 2007th

Temas Revestidos

Extracto

Antecedentes

Material y Métodos

Resultados

Acoplamiento Electrónico

Discusión

Conclusión

Acuse De Recibo

Referencias

Detalles del Contacto

Extracto

En el actual manuscrito, las mediciones del actual-voltaje (IV) de las series ricas trenzadas doble de la guanina de λ-DNA han estado señaladas. Estas series muestran conductividad del dependiente de la longitud. La DNA de la Conductividad (σ0) de la longitud, L = 0,6494 x 10-4 (el punto de ebullición 1910), 1 x 10-4 (el punto de ebullición 2947) y 1,3498 x 10-4 cm (punto de ebullición 3970) fue encontrada para ser 2,4 x 105, 7,7 x 102 Ωcm-1-1 y comportamiento del aislador, respectivamente. La caracterización IV de la DNA inmovilizada fue hecha en los microelectrodos del oro fabricados por la ablación del laser usando las Pinzas Ópticas de la potencia 0,66 mW. La evaluación de la distancia de la transferencia de Carga de las series ricas de la guanina intrínseca muestra la frecuencia cada vez mayor de bases de intervención entre las unidades de conducto con aumento de largo. Los Resultados del actual estudio pueden ser útiles para comprobar el comportamiento de nanowires con distancia diversa de la transferencia de carga

Antecedentes

Los estudios Biológicos y físicos en la estructura de la DNA han revelado considerable interés en las propiedades electrónicas de la DNA (1). La Formación de lesiones de la DNA como resultado de estudios del efecto de radiación y del potencial de ionización de bases nitrogenadas de la DNA ha seguido su trayectoria a investigadores hacia la electrónica de la DNA (2).  Además de poseer las bases ricas del π-electrón indispensable para la conductividad, la DNA también posee las dimensiones de la nano-escala para la nano-electrónica (3, 4).  Estas propiedades hacen DNA un material prometedor para la electrónica molecular.  Las propiedades Eléctricas de la DNA se están estudiando con el objetivo de producir los dispositivos del nanoscale tales como cable molecular (5, 6).

La caracterización IV fue implicada Anterior por estudios photoinduced de la transferencia de carga (7), mientras que los estudios recientes se han centrado en mediciones eléctricas directas.  Las mediciones de la conductividad eléctrica han rendido experimental ambiguo y los resultados teóricos, pronunciando la DNA poseen una amplia gama de comportamientos. Los Investigadores estudiaron las características IV del genoma completo del λ-bacteriófago y químicamente sintetizaron oligos hasta el punto de ebullición 30 (8, 9). La caracterización IV de la DNA natural reúne las regiones ricas de la guanina inferior y alta separadas por series de intervención. Las Series con el contenido rico de la guanina tienen alto potencial para el nanowire futuro, pues la guanina está teniendo potencial más inferior de la oxidación entre cuatro bases que constituyen la serie de la DNA (10). No más de literatura ha estado señalada para IV las características de las series intrínsecas ricas de la guanina del λ-bacteriófago.

Este parte del estudio sobre las mediciones directas IV del doble trenzó las series ricas λ-DNA de la guanina intrínseca. Tres regiones ricas de la guanina fueron seleccionadas para este estudio de modo que el comportamiento eléctrico del nanowire de la DNA no deba ser afectado como resultado de contenido inferior de la guanina. Estas series intrínsecas de diversa talla fueron sintetizadas por la Reacción En Cadena de Polimerasa (PCR) usando las pinturas de fondo thiolated específicas.

Material y Métodos

(5' los extremos) las pinturas de fondo Thiolated Específicas Pr1 (1F-ATGCTTGAACCCGCCTATGC, 1R-TCACTTCATGCTTCGGCTTGAC), Pr2 (2F-TGGGATATTACGTCAGCGAGGAC, 2R-CACTTCATGCTTCGGCTTGAC) y Pr3 (3F-TGACTGCTGCTGCATTGACG, 3R-GCCATGATTACGCCAGTTGTAC) eran decididas sobre programa del rotor de turbina 3,05 del Gen por el GC% de trazado comparado con la serie λ-DNA (punto de ebullición 48502). Las Pinturas De Fondo fueron sintetizadas y obtenidas de Bio Basics Inc., Canadá. La Estandarización de las condiciones de la amplificación para las pinturas de fondo específicas (Pr1, Pr2 y Pr3) fue hecha en el cycler del Gradiente de la Investigación del MJ (PTC-200). Diversos conjuntos de condiciones fueron utilizados, para poder obtener la amplificación máxima. Las condiciones Óptimas de la amplificación obtenidas eran 560C, 560C y 550C e ión del Magnesio de 1,5-+ milímetros concentrado. Λ-DNA fue utilizada mientras que modelo para amplificar el fragmento el punto de ebullición 1910 del punto de ebullición (0,6494 x-4 10 cm), 2947 el punto de ebullición (1 x-4 10 cm) y 3970 (1,3498 x 10-4 cm). La POLIMERIZACIÓN EN CADENA sintetizó series ricas de la guanina (SQ1 = el punto de ebullición 1910; SQ2 = punto de ebullición 2947; SQ3 = el punto de ebullición 3970) fueron purificados usando conjunto de la Purificación de la POLIMERIZACIÓN EN CADENA de Nucleotrap. Un procedimiento para fabricar el electrodo del oro con la separación 0,6, el μm 1,0 y 1,3 había sido descrito a otra parte (11). En resumen, los Microelectrodos fueron fabricados en (30 nanómetro) el fulminante de cristal recubierto oro usando las Pinzas Ópticas Cum el Sistema de Combi de la Disección del Microláser. El Oro fue quitado por ablación aplicando Ultravioleta-laser (λ-337 nanómetro) de la duración del pulso de 4 ns con la energía del µJ 20 y la potencia media de 0,66 mW. Los Electrodos fueron limpiados con la solución de la piraña [HSO24: HO22:  3:1 (v/v)] según lo mencionado anterior (12).

Una caída (0,2 μl) de las muestras preparadas de la DNA (SQ1, SQ2 y SQ3) fue medida con una pipeta fuera sobre los electrodos físicamente separados para su inmovilización para establecer el cableado del inter-elemento. Fue incubada por un período de 16 horas y después lavada a conciencia con agua destilada desionizado. Eventual, era nitrógeno secado e IV caracterizado en la estación de escritorio de la antena por signatone asociada con la Hewlett-Packard HP4155A, Analizador del Parámetro del Semiconductor que tenía una resistencia interna de ≥1013 W y resolución actual de 10 fA. Λ-DNA fue inmovilizada según lo mencionado anterior (12). Todas Las substancias químicas y enzimas del grado de la biología molecular fueron obtenidas de gen de Q.BIO; BIO BASIC INC., Canadá; USBIOLOGICAL, LOS E.E.U.U.; La Sigma Aldrich, los E.E.U.U. y PERFORA, los E.E.U.U. Todas Las soluciones fueron preparadas en (18 MΩ) el agua ultra pura destilada desionizada (sistema de ELGA Purelab ultra). Las Muestras fueron preparadas en agua desionizada para excluir el papel del efecto contrario del ión en conductancia de la DNA. El Magnesio y otros iones inorgánicos biológicos no fueron agregados como ellas las bases despegadas de la DNA y del ARN (13).

Resultados

IV Mediciones: La POLIMERIZACIÓN EN CADENA sintetizó guanina-rico (SQ1, SQ2 y SQ3) y las series λ-DNA fueron inmovilizadas entre los electrodos micros. La cantidad de DNA entre los electrodos era estimada para ser ng del ~ 1-4 x-1 10 para SQ1, SQ2 y SQ3 y ng del ~ 4,0 x-2 10 para λ-DNA. La característica eléctrica Isotrópica fue observada en cada caso. Por Lo Tanto, la estructura de la DNA está probablemente en el estado amorfo es decir distribuido aleatoriamente (14). Para asegurarse de que la conductividad observada fuera debido a la DNA y no debido a cualquier contaminación, los experimentos controlados fueron realizados. Los Electrodos con la DNA inmovilizada fueron incubados por 30 minutos en una solución que contenía la ADNasa-Yo. Esta enzima corta específicamente la DNA trenzada doble. La caracterización IV del electrodo tratado ADNasa muestra no actual. Esto asegura la presencia de DNA entre los electrodos. En otro experimento de mando, los electrodos eran determinado tratamiento del microláser en vez de ADNasa, el resultado eran otra vez lo mismo. La clase de características obtenidas elimina el papel de los efectos contrarios de los iones. No se prevee que dé lugar a caída sostenida en la conducción si hay un efecto contrario de los iones (Fig. 1D). El factor validado puede contribuir a la conductividad a lo largo del doble hélice de la DNA es debido al ión contrario movible de la película fina del agua. Mientras Que los iones contrarios movibles pueden contribuir a la conductividad en la temperatura ambiente, la sequedad del nitrógeno de muestras antes de la medición de realización de la conductividad y el sostenidos caen hacia abajo en conductividad con el aumento de longitud elimina para su papel importante.

Cuadro 1. características IV de series intrínsecas de λ-DNA. Una λ-DNA, un B-SQ1, un C-SQ2 y un D-SQ3.

El Cuadro 1 compara las características IV de λ-DNA, de SQ1, de SQ2 y de SQ3 en -1 a +1V. La Corriente fue medida en la polaridad normal y reversa (N/R), las características isotrópicas fue observado. Los barridos del Voltaje fueron realizados en negativa a la dirección positiva y la estructura fina así como la dimensión de una variable total de los datos se refleja alrededor del polarizado cero para alto comparado hacia abajo a los barridos. El Promedio de tres mediciones para cada caso se muestra en el Cuadro 1 y la evaluación ha estado señalada en el Cuadro 1 para SQ1, SQ2 y SQ3.

Condiciones y resultados de la medición IV del Cuadro 1. para SQ1, SQ2 y SQ3.

Series

Voltaje de la Prueba (v)

Separación de la Separación

Polaridad

Separación de Energía

Promedio
Máximo (i)

Promedio
Máximo (Imp.)

SQ1
(punto de ebullición 1910)

-1 a +1

0,6 μm

N/R

eV del ~ 0,16

6,20 x 10-5 A

1,61 x 104 Ω

SQ2
(punto de ebullición 2947)

-1 a +1

μm 1,0

N/R

eV del ~ 0,22

3,23 x 10-8 A

3.09x 107 Ω

SQ3
(punto de ebullición 3970)

-1 a +1

μm 1,3

N/R

eV del ~ 0,02

1,37 x 10-10 A

7,29 x 109 Ω

Muy de poca intensidad en el rango del PA fue observado para λ-DNA (Fig. 1A). SQ1 y SQ2 son pronunciado no lineales, con una separación de banda hasta el eV ~0,16 y ~0,22, más allá del cual el flujo actual importante ocurre (el Higo 1B y C). El rango Actual nA 10 del μA y 10 fue observado para SQ1 y SQ2, respectivamente. SQ3 muestra comportamiento casi similar como en caso de λ-DNA con una separación de banda de 0,02 eV y corrientes en el rango del PA 10 (Fig. 1D).

Acoplamiento Electrónico

La energía Electrónica del acoplamiento es un ingrediente importante para todos los modelos que describen conductividad de la DNA. Actualmente, era calculado usando cálculos monopunto del G neutral: C (A: NG de T): C en el B3LYP/6-31G (d, p) geometría usando la negligencia intermedia semi empírica del traslapo diferenciado (INDO) Hamiltoniana. La distancia (r) entre la distancia baja de los pares es decir entre las mitades aromáticas membradas dobles en la tercera dimensión fue mantenida constante como en caso de B-DNA está 3,38 Å. Eventual, las energías electrónicas del acoplamiento para la transferencia del agujero fueron obtenidas de las energías del HOMO, y de HOMO-1 de la pila de pares bajos, obtenida con el INDO Hamiltoniano en la geometría optimizada DFT/B3LYP (15, 16). Las Geometrías de bases y los pares de la base en B-DNA fueron creados usando los modelos para los ácidos nucléicos del campo de fuerza AMBARINO según lo ejecutado en HYPERCHEM. La espina dorsal del azúcar-fosfato fue quitada y el hidrógeno fue agregado en las longitudes en enlace estándar. Los pares Bajos se distancian y el ángulo entre los aviones de dos pares bajos fue mantenido 3,38 Å y 36, respectivamente0.

Discusión

Muy de poca intensidad en rango del PA fue observado para λ-DNA. Esto se puede atribuir al voltaje inferior del umbral, mientras que el valor importante de la corriente fue contraído para SQ1 y SQ2 en -1 a +1 V. Current en el rango nA 10 del μA y 10 fue mostrado por SQ1 y SQ2, respectivamente. En el primer instante, esta observación puede ser debido a la riqueza de la guanina de las series como las series seleccionadas estaban de regiones de los ricos de la guanina. Por otra parte SQ3 ha mostrado el rango muy disímil de PA actual i.e.10. Este rango actual está muy cercano al rango actual observado para λ-DNA (Fig.1D). Aunque, la separación de banda era menos para SQ3 con respecto a SQ1 y a SQ2 (Table1), la corriente importante no fue observada. La guanina del Porcentaje en tres series intrínsecas de λ-DNA es el ~ el 58% y en λ-DNA es el ~ el 49%. El porcentaje de la CROMATOGRAFÍA GASEOSA era calculado en cuanto a la longitud de la perspectiva de las series de la DNA usadas. Anterior, fue sugerido (17) esa inserción de un paso de progresión de la CROMATOGRAFÍA GASEOSA en de otra manera la A: El puente de T disminuye real la eficiencia del transporte de la carga, que proporciona pruebas sin obstrucción que la lupulización estricta de la guanina no puede describir transporte DNA-mediado de largo alcance de la carga. Así, es las bases de la longitud y de la intervención de la serie entre las unidades de conducto que comprueban conductividad bastante que la guanina. Sin Embargo, el papel imprescindible de las bases de la guanina no puede ser omitido.  Es interesante observar que el rango actual ha disminuido por un factor de 10 con3 consecutivamente aumenta en orden longitud. La Conductividad (σ0) evaluada para SQ1 y SQ2 con la separación de banda de Δ=0.16 y Δ= 0,22 eV fue encontrada para ser 2.4x105 y 7.7x10 Ωcm2,-1 respectivamente-1. Para comprobar la conductividad comparativa en la misma separación de banda entre SQ1 y SQ2, la conductividad era calculada en el eV Δ=0.16 para SQ2. Era calculado para ser σ0 = 2.3x10 Ωcm2.-1 -1No muestra ninguna diferencia importante de la conductividad calculada en la separación de banda de Δ= 0,22 eV. La impedancia máxima [máxima (Imp)] ofrecida por la DNA divide SQ1 en segmentos, SQ2 y SQ3 eran un factor de x10, x104 y7 x10, respectivamente9. La Conductividad no fue evaluada para SQ3 como ha mostrado comportamiento que aislaba y la alta resistencia de 10 Ω9.

Para comprobar la frecuencia de la distancia de la transferencia de carga en SQ1, las series SQ2 y SQ3, su análisis fueron hechas. Fue observado que las unidades de conducto (CROMATOGRAFÍA GASEOSA: El CG) se camina hacia adentro cerca (A: T o T: Bases de A) n [G: C (A: NG de T): C]. Por Otra Parte, también fue encontrado que el ` n' varía a partir la 1 a 10 con frecuencia diversa en SQ1, SQ2 y SQ3. La Frecuencia de n < 6 fue encontrada para ser más con respecto a la frecuencia de n > 6. el Caminar en la tendencia del ` A' o el ` T' entre el ` de conducto G de las unidades' fue aumentado consecutivamente con aumento de largo. Para comprobar el papel de bases de intervención en conductividad de la DNA, las energías electrónicas del acoplamiento eran calculadas para diversa frecuencia de bases de intervención entre las unidades de conducto (Cuadro 3).  Muestra que la energía electrónica del acoplamiento está aumentando con aumento en número de A: Pares de T entre las unidades de conducto. El acoplamiento Electrónico disminuye sostenidamente hasta n = 3 y el aumento posterior en caída sostenida del ` n' no se observa.  Esto da lugar al acoplamiento débil para dos unidades de conducto adyacentes que causan la disminución de la conductividad.  El estudio y la discusión sobre las ondas portadoras y el efecto del acoplamiento electrónico del nucleobase pueden ser escasos para extraer conclusiones firmes sobre la distancia de la transferencia de carga pero responde al propósito que la intervención de bases entre las unidades de conducto causa a cambio importante en la energía electrónica del acoplamiento que es un ingrediente necesario para la transferencia de carga.

Energías Que Acoplan del Cuadro 2. calculadas para el (G) de conducto de las unidades con las bases de intervención (a).

Serie (n)
[G: C (A: NG de T): C]

HOMO-1 (eV)

HOMO (eV)

H- (H-1) (eV)

MORDAZA

-8,539

-8,488

0,051

G (A)2 G

-8,564

-8,465

0,099

G (A)3 G

-8,572

-8,455

0,117

G (A)4 G

-8,575

-8,450

0,125

G (A)5 G

-8,576

-8,448

0,128

G (A)6 G

-8,576

-8,447

0,128

G (A)7 G

-8,576

-8,444

0,132

G (A)8 G

-8,576

-8,443

0,133

G (A)9 G

-8,576

-8,442

0,134

G (A)10 G

-4,938

-4,804

0,134

También está señalado que número cada vez mayor de (A: T) n (n>4) no ciega la carga para moverse, bastante A: T actúa como portador de carga (18). El Cuadro 3 también muestra con aumento en el ` n' a partir de 1-3 aumentos electrónicos de la energía del acoplamiento sostenidamente y después de que n = 4 que tal tendencia disminuye. Este resultado se puede corroborar más a fondo por los estudios de Saito y otros (1998) quién calculaban la energía de ionización para G: C es el eV 7,34, porque TAGAT es el eV 6,73, porque TTGTT es el eV 6,96 (19). Esto indica sin obstrucción que las bases adyacentes ascienden la disminución de la estabilización por lo tanto del IP para TAGAT y TTGTT.  Esto considera el hacer un promedio de las series de intervención necesarias para la conductividad de larga distancia. Sin Embargo, no es necesario que las diferencias posibles de cada serie darán lugar al mismo modelo de la conductividad.

Conclusión

En el presente caso, la conductividad de las series ricas de la guanina intrínseca de λ-DNA fue encontrada para ser longitud relacionada. Se deduce de la evaluación de las series y del cálculo electrónico de las energías del acoplamiento entre dos unidades de conducto que la conductividad de series estudiadas fue modificada por la frecuencia de bases de intervención.  El Número de bases de intervención entre la unidad de conducto dos no es constante o fijo. La Variabilidad de bases de intervención fue encontrada para aumentar con aumento en longitud de la serie de la DNA. La conductividad de la DNA no es regulada totalmente por las bases de la guanina sino también es complementada por el ` EN las' bases. El Hacer Un Promedio de las series de intervención es necesario para la transferencia de carga de larga distancia. Estos resultados pueden proveer de discernimientos en el comportamiento eléctrico de las series ricas de la guanina las bases de intervención diversas. Puede también ser útil en la modificación de la conductividad del nanowire de la DNA.

Acuse De Recibo

Este trabajo fue utilizado por el Departamento de la Biotecnología (DBT) y el Departamento de la Ciencia y de la Tecnología (DST). Los Autores son agradecidos al Dr. Prakash de GETECH Hyderabad, la India para la fabricación del arsenal del microelectrodo. Somos también agradecidos a Sr. A.K. Shukla y al Dr. Amit Sharma para su dirección y sugerencias valiosas. Uno de nosotros los autores (RAM Ajore) agradece al Consejo de la Investigación Científica e Industrial (CSIR), Delhi para proporcionar a beca

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Detalles del Contacto

RAM Ajore, Inderpreet Kaur, Lalit M. Bharadwaj

División Biomolecular de la Electrónica y de la Nanotecnología (CURVA)
Organización Central de los Instrumentos Científicos (CSIO)
Sector-30C, Chandigarh
La India

Teléfono: +91-172-2657811 482 Exteriores, 452
+91-172-2656285

Fax: +91-172-2657267

Email: ajore_r@rediffmail.com, lalitmbharadwaj@hotmail.com

R.C.Sobti

Departamento de la Biotecnología, Universidad de Panjab
Sector-14, Chandigarh
La India

Date Added: Nov 8, 2007 | Updated: Jun 3, 2015

Last Update: 3. June 2015 07:48

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