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DOI : 10.2240/azojono0118

Caractéristiques Courant-tension des Séquences λ-ADN Riches de Guanine Intrinsèque

Mémoire Vive Ajore, Inderpreet Kaur, R.C.Sobti et Lalit M. Bharadwaj

Droit d'auteur AZoM.com Pty Ltd.

C'est un article Azoïque de Système de Récompenses d'Accès Ouvert (Azo-AVIRONS) distribué en vertu des Azo-AVIRONS http://www.azonano.com/oars.asp

Soumis : Le 17 août 2007th

Posté : Le 7 novembre 2007th

Sujets Couverts

Résumé

Mouvement Propre

Matériau et Méthodes

Résultats

Couplage Électronique

Discussion

Conclusion

Remerciement

Références

Détails des Contacts

Dans le manuscrit actuel, (IV) des mesures courant-tension des séquences riches de guanine bicaténaire de λ-ADN ont été enregistrées. Ces séquences affichent la conductivité de personne à charge de longueur. La Conductivité (σ0) ADN de la longueur, L = le cm 0,6494 x 10 (point d'ébullition 1910), 1 x 10 (point d'ébullition 2947) et 1,3498 x 10 (point d'ébullition 3970) s'est avérée 2,4 x 10, 7,7 x 10cm2-1 et comportement d'isolant, respectivement. La caractérisation IV de l'ADN immobilisé a été faite sur des micro-électrodes d'or fabriqués par ablation de laser utilisant la Brucelles Optique de l'alimentation électrique 0,66 mW. Le bilan de distance de Transfert des charges des séquences riches de guanine intrinsèque affichent la fréquence accrue de bases intervenantes entre les ensembles de conduite avec l'augmentation de la longueur. Les Résultats de la présente étude peuvent être utiles pour s'assurer le comportement des nanowires avec la distance variable de transfert des charges

Les études Biologiques et matérielles sur la structure d'ADN ont indiqué l'intérêt considérable dans les propriétés électroniques d'ADN (1). La Formation des Lésions de l'ADN en raison des études de potentiel d'effet et d'ionisation d'irradiation des bases azotées d'ADN a cheminé des chercheurs vers l'électronique d'ADN (2). Sans Compter Que posséder des bases riches de π-électron requis pour la conductivité, l'ADN possède également des cotes de nano-échelle pour la nano-électronique (3, les propriétés 4).These effectuent à ADN un matériau prometteur pour l'électronique moléculaire. Des propriétés Électriques de l'ADN sont étudiées dans le but de produire des dispositifs de nanoscale tels que le fil moléculaire (5, 6).

Une caractérisation IV plus Précoce a été impliquée par des études photoinduced de transfert des charges (7), attendu que les études récentes ont porté sur des mesures électriques directes. Les mesures de conductivité électrique ont fourni expérimental ambigu et les résultats théoriques, prononçant l'ADN possède un large éventail de comportements. Les Chercheurs ont étudié les caractéristiques IV du génome complet du λ-bactériophage et ont chimiquement synthétisé des oligos jusqu'au point d'ébullition 30 (8, 9). La caractérisation IV de l'ADN naturel rassemble des régions riches de guanine faible et élevée séparées par des introns. Les Séquences avec le teneur riche de guanine a le potentiel élevé pour le futur nanowire, car la guanine a le potentiel d'oxydation le plus faible parmi quatre bases constituant la Séquence d'ADN (10). Plus de littérature n'a été enregistrée pour IV des caractéristiques des séquences intrinsèques riches de guanine de λ-bactériophage.

Cet état d'étude sur les mesures IV directes des séquences λ-ADN riches de guanine intrinsèque bicaténaire. Trois régions riches de guanine ont été sélectées pour cette étude de sorte que le comportement électrique du nanowire d'ADN ne devrait pas être affecté en raison du teneur faible de guanine. Ces séquences intrinsèques de taille différente ont été synthétisées par Amplification en Chaîne par Polymérase (PCR) utilisant les amorces thiolées particulières.

Matériau et Méthodes

(5' des extrémités) les amorces Thiolées Particulières Pr1 (1F-ATGCTTGAACCCGCCTATGC, 1R-TCACTTCATGCTTCGGCTTGAC), Pr2 (2F-TGGGATATTACGTCAGCGAGGAC, 2R-CACTTCATGCTTCGGCTTGAC) et Pr3 (3F-TGACTGCTGCTGCATTGACG, 3R-GCCATGATTACGCCAGTTGTAC) ont été décidées sur le programme du ski 3,05 de Gène de GC% de traçage contre la séquence λ-ADN (point d'ébullition 48502). Des Amorces ont été synthétisées et procurées de Bio Basics Inc.. La Standardisation des conditions d'amplification pour les amorces particulières (Pr1, Pr2 et Pr3) ont été faites sur le cycler de Gradient de Recherches de JUSTIFICATION MILITAIRE (PTC-200). Différents ensembles de conditions ont été utilisés, de sorte que l'amplification maximum puisse être obtenue. Les états Optima d'amplification obtenus étaient 560C, 560C et 550C et cm de Magnésium de 1,5-+ millimètres), le point d'ébullition 2947 (1 x cm-4 10). L'ACP a synthétisé des séquences riches de guanine (SQ1 = 1910bp ; SQ2 = point d'ébullition 2947 ; SQ3 = le point d'ébullition 3970) ont été épurés utilisant la trousse de Purification d'ACP de Nucleotrap. Une procédure pour fabriquer l'électrode d'or avec l'écartement 0,6, le μm 1,0 et 1,3 avait été décrite ailleurs (11). En bref, des Micro-électrodes ont été fabriqués sur (30 nanomètre) le disque en verre vêtu par or utilisant la Brucelles Optique Avec le Système de Combi de Dissection de Microlaser. De l'Or a été enlevé en appliquant UV-laser (λ-337 nanomètre) de durée de pouls de 4 NS avec de l'énergie du µJ 20 et l'alimentation électrique moyenne de 0,66 mW. Des Électrodes ont été nettoyées avec la solution de piranha [HSO2 : HO : 3:1 (v/v)] comme plus précoce mentionné (12).

Une goutte (0,2 μl) des échantillons préparés d'ADN (SQ1, SQ2 et SQ3) a été introduite à la pipette à l'extérieur au-dessus des électrodes matériel séparées pour leur immobilisation afin de déterminer le cablage d'inter-élément. Elle a été incubée pendant une période de 16 heures et complètement puis lavée avec de l'eau distillée désionisée. Éventuellement, elle était azote sec et IV caractérisé sur la station de bureau de sonde par signatone fixée avec Hewlett-Packard HP4155A, Analyseur de Paramètre de Semi-conducteur ayant une résistance interne de ≥1013 W et définition actuelle de 10 fa. Λ-ADN a été immobilisé comme plus précoce mentionné (12). Tous Les produits chimiques et enzymes de qualité de biologie moléculaire se sont procurés du gène de Q.BIO ; BIO BASIC INC. ; ; Sigma, et. Toutes Les solutions ont été préparées dans (18 MΩ) l'eau ultra pure distillée désionisée (système d'ELGA Purelab ultra). Des Échantillons ont été préparés dans l'eau désionisée pour exclure le rôle du contre- effet d'ion dans la conductibilité d'ADN. Du Magnésium et d'autres ions minéraux biologiques n'ont pas été ajoutés en tant qu'eux ont décollé des bases d'ADN et d'ARN (13).

Résultats

IV Mesures : L'ACP a synthétisé riche en guanine (SQ1, SQ2 et SQ3) et les séquences λ-ADN ont été immobilisées entre les électrodes micro. On a estimé que la quantité d'ADN entre les électrodes est NG du ~ 1-4 x-1 10 pour λ-ADN. On a observé la caractéristique électrique Isotrope dans chaque cas. Par Conséquent, la structure de l'ADN est vraisemblablement dans la condition amorphe c.-à-d. irrégulier distribuée (14). Pour s'assurer que la conductivité observée était due à l'ADN et pas à cause de n'importe quelle contamination, des expériences réglées ont été effectuées. Des Électrodes avec l'ADN immobilisé ont été incubées pendant 30 mn dans une solution contenant la DNase-Je. Cette enzyme coupe particulièrement l'ADN bicaténaire. La caractérisation IV de l'électrode traitée par DNase n'affiche pas actuel. Ceci assure la présence de l'ADN entre les électrodes. Dans une autre expérience de contrôle, les électrodes étaient demande de règlement donnée de microlaser au lieu de DNase, de nouveau le résultat étaient mêmes. Le genre de caractéristiques obtenues éliminent le rôle de contre- effets d'ions. On ne s'attend pas à ce qu'ait comme conséquence l'automne brusque dans la conduction s'il y a un contre- effet d'ions (Fig. 1D). Le facteur le plus reçu peut contribuer à la conductivité le long du double hélix d'ADN est dû au contre- ion mobile du film mince de l'eau. Tandis Que les contre- ions mobiles peuvent contribuer à la conductivité à la température ambiante, le séchage d'azote des échantillons avant la mesure de mise en oeuvre de conductivité et les tranchants tombent vers le bas dans la conductivité avec l'augmentation de la longueur élimine pour son rôle important.

Le Schéma 1.

Le Schéma 1 compare les caractéristiques IV de λ-ADN, de SQ1, de SQ2 et de SQ3 à -1 à +1V. Le Courant a été mesuré à la polarité normale et inverse (on a observé N/R), des caractéristiques isotropes. Des mouvements circulaires de Tension ont été exécutés dans le négatif au sens positif et la structure fine ainsi que la forme générale des données est reflétée autour de la polarisation nulle pour comparé haut vers le bas aux mouvements circulaires. La Moyenne de trois mesures pour chaque cas est affichée sur le Schéma 1 et le bilan a été enregistré dans le Tableau 1 pour SQ1, SQ2 et SQ3.

Tableau 1.

Maximum (i)

Maximum (Lutin.)

(point d'ébullition 1910)

-5 A

4 Ω

(point d'ébullition 2947)

-8 A

7 Ω

(point d'ébullition 3970)

-10 A

9 Ω

Très à faible intensité de l'ordre de la PA a été observé pour λ-ADN (Fig. 1A). SQ1 et SQ2 sont prononcé non linéaires, avec un écartement de bande jusqu'à l'eV ~0,16 et ~0,22, au delà duquel l'important flux actuel se produit (Figue 1B et C). On a observé le domaine Actuel Na 10 du μA et 10 pour SQ1 et SQ2, respectivement. SQ3 affiche le comportement presque assimilé comme en cas de λ-ADN avec un écartement de bande de 0,02 eV et courants dans le domaine de la PA 10 (Fig. 1D).

Couplage Électronique

L'énergie Électronique de couplage est une composante importante pour tous les modèles décrivant la conductivité d'ADN. Actuellement, on l'a prévu utilisant des calculs uniques du G neutre : C (A : NG de T) : C sur le B3LYP/6-31G (d, p) la géométrie utilisant la négligence intermédiaire semi empirique de la superposition différentielle (INDO) Hamiltonienne. La distance (r) entre la distance de paires de bases c.-à-d. entre de doubles parties aromatiques membered dans la troisième dimension a été maintenue constante comme en cas de B-DNA est 3,38 Å. Éventuellement, des énergies électroniques de couplage pour le transfert de trou ont été obtenues à partir des énergies du HOMO, et de HOMO-1 de la pile de paires de bases, obtenue avec l'INDO Hamiltonien à la géométrie optimisée par DFT/B3LYP (15, 16). Les Géométries des bases et des paires de bases dans B-DNA ont été produites utilisant les descripteurs pour les acides nucléiques de la zone de force AMBRE comme mis en application dans HYPERCHEM. Le circuit principal de sucre-phosphate a été retiré et l'hydrogène a été ajouté aux longueurs en esclavage normales. La distance de Paire de bases et la cornière entre les plans de deux paires de bases ont été maintenues 3,38 Å et 36, respectivement0.

Discussion

Très à faible intensité dans le domaine de PA a été observé pour λ-ADN. Ceci peut être attribué à la tension faible de seuil, pendant que la valeur significative du courant était encourue pour SQ1 et SQ2 à -1 à +1 V. Current de l'ordre Na 10 du μA et 10 était affiché par SQ1 et SQ2, respectivement. Au tout premier instantané, cette observation peut être due à la richesse de guanine des séquences comme les séquences sélectées étaient des régions de riches de guanine. D'autre part SQ3 a affiché le domaine très différent actuelle de la PA i.e.10. Il est intéressant de noter que le domaine actuel a diminué par un facteur de 10 avec à la suite augmentent dans l'ordre la longueur. La Conductivité (σ0) évaluée pour SQ1 et SQ2 avec l'écartement de bande de Δ=0.16 et Δ= 0,22 eV s'est avérée 2.4x10 et5 7.7x10cm,2-1 respectivement. Pour établir la conductivité comparative au même écartement de bande entre SQ1 et SQ2, la conductivité a été prévue à l'eV Δ=0.16 pour SQ2. On l'a prévu pour être σ0 = 2.3x10 Ωcm. Il n'affiche aucune différence important de la conductivité prévue à l'écartement de bande de Δ= 0,22 eV. L'impédance maximum [maximum (Imp)] offerte par les Segments d'ADN SQ1, SQ2 et SQ3 étaient un facteur de x10, x10 et x10 Ω9.

Afin d'établir la fréquence de la distance de transfert des charges dans SQ1, les séquences SQ2 et SQ3, leur analyse ont été faites. On l'a observé que les ensembles de conduite (CHROMATOGRAPHIE GAZEUSE : Le CG.) sont inby fait un pas (A : T ou T : Nbases d'A) [G : C (A : NG de T) : C]. D'ailleurs, on l'a également constaté que le ` ne varie de 1 à 10 avec la fréquence variable dans SQ1, SQ2 et SQ3. La Fréquence de n < 6 s'est avérée plus par rapport à la fréquence de n > 6. Faire Un Pas dans la tendance du ` A' ou le ` T' entre le ` de conduite G d'ensembles' a été augmenté à la suite avec l'augmentation de la longueur. Pour établir le rôle des bases intervenantes dans la conductivité d'ADN, des énergies électroniques de couplage ont été prévues pour la fréquence différente des bases intervenantes entre les ensembles de conduite (Tableau 3). Il prouve que l'énergie électronique de couplage augmente avec l'augmentation en terme d'A : Paires de T entre les ensembles de conduite. Le couplage Électronique diminue tranchant jusqu'à n = 3 et un accroissement plus ultérieur chute brusque du ` de ne n'est pas observé. Ceci a comme conséquence le faible couplage pour deux ensembles de conduite adjacents entraînant la diminution de la conductivité. L'étude et la discussion au sujet des porteurs de charge et l'effet du couplage électronique de nucleobase peuvent être insuffisants pour tirer des conclusions fermes au sujet de la distance de transfert des charges mais elle atteint l'objectif qu'intervenir des bases entre les ensembles de conduite entraîne à évolution important dans l'énergie électronique de couplage qui est un ingrédient nécessaire pour le transfert des charges.

Tableau 2.

[G : C (A : NG de T) : 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

On signale également que numéro croissant de (A : T) n (n>4) ne bloque pas la charge pour déménager, plutôt A : T agit en tant que porteur de charge (18). Le Tableau 3 affiche également avec l'augmentation du ` ne de 1-3 augmentations électroniques d'énergie de couplage tranchant et après que n = 4 qu'une telle tendance diminue. Ce résultat peut être encore corroboré par les études de Saito et autres (1998) qui ont prévu l'énergie d'ionisation pour G : C est l'eV 7,34, parce que TAGAT est l'eV 6,73, parce que TTGTT est l'eV 6,96 (19). Ceci indique de manière dégagée que les bases adjacentes introduisent la diminution de stabilisation par conséquent de l'IP pour TAGAT et TTGTT.This rend compte établissement d'une moyenne des introns nécessaires pour la conductivité interurbaine. Cependant, il n'est pas nécessaire que les différences possibles de chaque séquence auront comme conséquence la même configuration de la conductivité.

Conclusion

Dans le cas actuel, la conductivité des séquences riches de guanine intrinsèque de λ-ADN s'est avérée longueur dépendante. On l'implique du bilan de séquences et du calcul électronique d'énergies de couplage entre deux ensembles de conduite que la conductivité des séquences étudiées a été modifiée par la fréquence des bases intervenantes. Le Numéro des bases intervenantes entre l'ensemble deux de conduite n'est pas constant ou fixe. La Variabilité des bases intervenantes s'est avérée augmenter avec l'augmentation de la longueur de Séquence d'ADN. La conductivité d'ADN n'est pas complet régie par des bases de guanine mais est également complétée par le ` Aux' bases. L'Établissement D'une Moyenne des introns est nécessaire pour le transfert des charges interurbain. Ces résultats peuvent fournir à des analyses dans le comportement électrique des séquences riches de guanine des bases intervenantes variables. Il peut également être utile en modifiant la conductivité du nanowire d'ADN.

Remerciement

Ce travail a été supporté par Service de la Biotechnologie (DBT) et Service de la Science et Technologie (DST). Les Auteurs sont reconnaissants à M. Prakash de GETECH Hyderabad, Inde pour la fabrication d'alignement de micro-électrode. Nous sommes également reconnaissants à M.A.K. Shukla et à M. Amit Sharma pour leur orientation et suggestions précieuses. L'un de nous des auteurs (Mémoire Vive Ajore) remercie le Conseil de la Recherche Industrielle Scientifique et (CSIR), de fournir la camaraderie

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R.C.Sobti

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

Last Update: 13. June 2013 17:47

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