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DOI : 10.2240/azojono0118

본질적인 구아닌 부유한 λ DNA 순서의 현재 전압 특성

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

저작권 AZoM.com Pty 주식 회사.

이것은 AZo 노 http://www.azonano.com/oars.asp의 조건으로 분산된 아조기를 함유한 개가식 사례금 시스템 (AZo 노) 약품입니다

제출하는: 2007년th 8월 17일

배치하는: 2007년th 11월 7일

커버되는 토픽

요약

배경

물자와 방법

결과

전자 연결

면담

결론

수신 확인

참고

접촉 세부사항

존재하는 원고에서는, λ DNA의 두 배에 의하여 좌초된 구아닌 부유한 순서의 현재 전압 (IV) 측정은 보고되었습니다. 이 순서는 길이 종 전도도를 보여줍니다. 길이, L의 전도도 (σ0) DNA는 2.4 x 10, 7.7 x 10cm이기 위하여 = 0.6494 x 10 (1910년 bp), 1 x 10 (2947 bp) 및 1.3498 x 10 cm (3970 bp) 및2-1 절연체 행동, 각각 찾아냈습니다. 고정된 DNA의 IV 특성은 힘의 광학적인 족집게를 사용하여 레이저 제거에 의해 날조된 금 미소 전극 0.66 MW에 행해졌습니다. 본질적인 구아닌 부유한 순서의 책임 이동 거리 평가는 길이의 증가를 가진 수행 부대 사이 개입 기지의 증가 주파수를 보여줍니다. 존재하는 연구 결과의 결과는 다양한 책임 이동 거리를 가진 nanowires의 행동 판명을 위해 유용할 수 있습니다

DNA 구조물에 생물학과 물리적인 연구 결과는 DNA (1)의 전자 속성으로 상당한 관심사를 제시했습니다. DNA의 질소 기지의 방사선 효력과 이온화 에너지 연구 결과 결과로 DNA 병변의 대형은 DNA 전자공학으로 (2) 연구원을 추적했습니다. 전도도를 위한 필요한 π 전자 부유한 기지 소유외에, DNA는 또한 nano 전자공학을 위한 nano 가늠자 차원을 소유합니다 (분자 전자공학을 위한 유망한 물자가 3에 의하여 의 4).These 속성 DNA에게 합니다. DNA의 전기 속성은 분자 철사 (5 6)와 같은 nanoscale 장치를 일으키기의 목표로 공부되고 있습니다.

먼저 IV 특성은 photoinduced 책임 이동 연구 결과에 의해 최근 연구 결과가 직접 전기 측정에 중심에 두더라도 반면, (7) 내포되었습니다. 전기 전도도 측정에 의하여 애매한 실험기도 하고가 열매를 산출했습니다 DNA를 발음하는 이론적인 결과는 행동의 광범위를 소유합니다. 연구원은 λ 살균소의 완전한 게놈의 IV 특성을 공부하고 30 bp (8, 9)까지 화학적으로 oligos를 종합했습니다. 자연적인 DNA의 IV 특성은 개입 순서로 분리된 낮고 높은 구아닌 부유한 지구를 소집합니다. 부유한 구아닌 내용을 가진 순서는 구아닌이 DNA 순서 (10)를 만들어 내기 4개의 기지 중 가장 낮은 산화 가능성으로 가지고있기 때문에, 미래 nanowire를 위한 높은 가능성으로 가지고있ㅂ니다. 더 이상 문서는 IV λ 살균소의 구아닌 부유한 본질적인 순서의 특성을 위해 보고되었습니다.

두 배의 직접 IV 측정에 이 연구 결과 보고는 본질적인 구아닌 부유한 λ DNA 순서를 좌초시켰습니다. 3개의 구아닌 부유한 지구는 이 연구 결과를 DNA nanowire의 전기 행동이 낮은 구아닌 내용 결과로 영향 받으면 안되다 그래야 선정되었습니다. 다른 규모의 이 본질적인 순서는 특정 thiolated 프라이머를 사용하여 중합 효소 연쇄 반응 (PCR)에 의해 종합되었습니다.

물자와 방법

특정 Thiolated (5' 끝) 프라이머 Pr1 (1F-ATGCTTGAACCCGCCTATGC, 1R-TCACTTCATGCTTCGGCTTGAC), Pr2 (2F-TGGGATATTACGTCAGCGAGGAC, 2R-CACTTCATGCTTCGGCTTGAC)와 Pr3 (3F-TGACTGCTGCTGCATTGACG, 3R-GCCATGATTACGCCAGTTGTAC)는 λ DNA 순서 대 음모를 꾸미는 GC%에 의해 유전자 주자 3.05 프로그램에 결정되었습니다 (48502 bp). 프라이머는 Bio Basics Inc.에서 종합되고 획득되었습니다. 특정 프라이머 (Pr1, Pr2 & Pr3)를 위한 확대 조건의 규격화는 MJ 연구 기온변화도 cycler (PTC-200)에 행해졌습니다. 조건의 다른 세트는 최대 확대가 장악될 수 있다 그래야, 사용되었습니다. 장악된 최적 확대 상태는 560C, 560C 및 550C 및 Mg 1.5 mM cm-+), 2947 bp (1 x 10 cm-4)이었습니다. PCR는 구아닌 부유한 순서를 종합했습니다 (SQ1 = 1910bp; SQ2 = 2947 bp; SQ3는 Nucleotrap PCR 정화 장비를 사용하여 = 3970 bp) 순화되었습니다. 간격 0.6, 1.0 및 1.3를 가진 금 전극을 날조하는 절차는 μm (11) 다른 곳에 기술되었었습니다. 간단하게, 미소 전극은 금에 의하여 입힌 (30 nm) 유리제 웨이퍼에 Microlaser 해부 Combi 시스템이 딸린 광학적인 족집게를 사용하여 날조되었습니다. 금은 20 µJ의 에너지와 0.66 MW의 평균 일률을 가진 4 ns 펄스 내구의 UV 레이저 (λ-337 nm)를 적용해서 제거되었습니다. 전극은 피라니아 해결책 [HSO로 정리되었습니다2: HO: 3:1 (v/v)] 전에 언급한 (12)로.

준비된 DNA 견본 (SQ1, SQ2 & SQ3)의 투하 (0.2 μl)는 그들의 동원정지를 위한 물리적으로 분리한 전극에 밖으로 간 성분 배선을 설치하기 위하여 피펫으로 옮겨졌습니다. 그것은 16 시간의 기간 동안 잠복하고 이온을 제거한 증류수로 그 후에 완전히 세척되었습니다. 결국, 그것은 signatone에 의해와 IV 말려진 질소 Hewlett-Packard HP4155A 의 ≥1013 W와 10 야전 포병의 현재 해결책의 내부 저항이 있는 반도체 매개변수 해석기로 붙어 있던 탁상용 탐사기 역에 성격을 나타내 이었습니다. λ DNA는 전에 언급한 (12)로 고정되었습니다. 분자 생물학 급료의 모든 화학제품 그리고 효소는 Q.BIO 유전자에서 획득되었습니다; BIO BASIC INC.; ; 시그마, 그리고. 모든 해결책은 이온을 제거된 (18 MΩ) 증류된 매우 순수한 근해 (매우 ELGA Purelab 시스템)에서 준비되었습니다. 견본은 이온을 제거된 근해에서 DNA 전도력에 있는 반대 이온 효력의 역할을 제외하기 위하여 준비되었습니다. 마그네슘과 그밖 생물학 무기 이온은 그(것)들로 DNA와 RNA (13)의 떨어지는 기지 추가되지 않았습니다.

결과

IV 측정: PCR는 구아닌 부유했던 (SQ1, SQ2 및 SQ3) 종합했습니다 λ DNA 순서는 마이크로 전극 사이에서 고정되고. 전극 사이 DNA 양은 λ DNA를 위한 ~ 1-4 x 10 ng이기 위하여-1 추정되었습니다. 등방성 전기 특성은 각 케이스에서 관찰되었습니다. 그러므로, DNA의 구조물은 비결정 상태에 있고 i.e 무작위로 분산했습니다 (14)를 생각됩니다. 관찰된 전도도가 DNA 그리고 어떤 오염든지 때문에 아닙니다 때문이 확인하기 위하여는, 대조 실험은 능력을 발휘했습니다. 고정된 DNA를 가진 전극은 DNase 나를 포함하는 해결책에 있는 30 분 동안 잠복했습니다. 이 효소는 특히 두 배에 의하여 좌초된 DNA를 자릅니다. DNase에 의하여 취급된 전극의 IV 특성은 아무 현재도 보여주지 않습니다. 이것은 전극 사이 DNA의 존재를 지킵니다. 다른 대조 실험에서는, 전극은 DNase 대신에 microlaser 처리를, 다시 결과이었습니다 동일 주어졌습니다. 장악된 특성의 종류는 반대 이온 효력의 역할을 제외합니다. 반대 이온 효력 (FIG. 1D)가 있는 경우에 유도에 있는 예리한 가을 귀착될 것으로 예상되지 않습니다. 받아들여진 요인은 DNA 이중 나사선에 따라서 전도도에 근해 박막의 이동할 수 있는 반대 이온 때문이 기여할 수 있습니다. 이동할 수 있는 반대 이온이 실내 온도에 전도도에 기여하는 수 있는 동안, 실행 전도도 측정의 앞에 견본의 질소 건조 및 예리한 것 그것의 중요한 역할을 위해 길이 증가와 함께 전도도에서 아래로 제외합니다 떨어집니다.

숫자 1.

숫자 1은 +1V에 -1에 λ DNA, SQ1, SQ2 및 SQ3의 IV 특성을 비교합니다. 현재는 일반 및 반전 극성에 측정되었습니다 (N/R)는, 등방성 특성 관찰되었습니다. 전압 청소는 양의 방향에 네거티브에서 둘 다 능력을 발휘하고 데이터의 미세 구조 뿐 아니라 전반적인 모양은 아래로 비교된 위를 위한 영 편견의 주위에 청소와 비칩니다. 각 케이스를 위한 3개 측정의 평균은 숫자 1에서 보이고 평가는 SQ1, SQ2 및 SQ3를 위한 도표 1에 보고되었습니다.

도표 1.

최대. (i)

최대. (꼬마 도깨비.)

(1910년 bp)

-5 A

4 Ω

(2947 bp)

-8 A

7 Ω

(3970 bp)

-10 A

9 Ω

아주 낮게 pA의 범위 안에 현재는 λ DNA (FIG. 1A)를 위해 관찰되었습니다. SQ1와 SQ2는 꽤 큰 현재 교류가 일어나는 ~0.16와 ~0.22 eV까지 띠 간격과 더불어 뚜렷하게 비선형, 입니다 (그림 1B & C). 10 μA의 현재 범위는과 10 nA SQ1와 SQ2를 위해, 각각 관찰되었습니다. SQ3는 10 pA 범위 (FIG. 1D)에 있는 0.02 eV 및 현재의 띠 간격을 가진 λ DNA의 경우에는 것과 같이 거의 유사한 행동을 보여줍니다.

전자 연결

전자 연결 에너지는 DNA 전도도를 기술하는 모든 모형을 위한 중요한 성분입니다. 현재, 중립 G의 단일 지점 계산을 사용하여 산출되었습니다: C (A: T) nG: B3LYP/6-31G (d, p) Hamiltonian에 C 미분 오버랩의 반 실험적인 중간 태만을 사용하는 (INDO) 기하학. B-DNA의 경우에는 것과 같이 3.38 Å가 이다 기본적인 쌍 3차원에 있는 두 배 membered 방향족 모이어티 사이 i.e 거리 사이 거리 (r)는 유지되었습니다. 결국, 구멍 이동을 위한 전자 연결 에너지는 직립원인의 에너지, 및 DFT/B3LYP에 의하여 낙관된 기하학 (15, 16)에 Hamiltonian INDO로 장악된 기본적인 쌍의 더미의 HOMO-1에서 장악되었습니다. 기지의 기하학과 B-DNA에 있는 기지 쌍은 HYPERCHEM에서 실행되는 것과 같이 호박색 힘마당에서 핵산을 위한 템플렛을 사용하여 만들었습니다. 설탕 인산염 백본은 제거되고 수소는 표준 결합 길이에 추가되었습니다. 기본적인 쌍은 멀어지고 2개의 기본적인 쌍의 비행기 사이 각은 3.38 Å 및 36이라고, 각각 유지되었습니다0.

면담

아주 낮게 pA 범위에 있는 현재는 λ DNA를 위해 관찰되었습니다. 이것은 낮은 문턱 전압에 현재의 중요한 가치가 SQ1를 위해 부딪히고는 -1에 10 μA의 범위 안에 +1 V. Current에 SQ2가와 10 nA SQ1와 SQ2에 의해 보였는 때, 각각 기인할 수 있습니다. 맨처음 순간에, 이 관측은 선정된 순서가 구아닌 부자 지구의 이었다 순서의 구아닌 부유 때문일 지도 모릅니다. 다른 한편으로는 SQ3는 현재 i.e.10 pA의 아주 닮지 않은 범위를 보여주었습니다. 현재 범위가 연속적으로에 10의 요인에 의해 차례로 증가시킨다는 것을 길이를 점감했다는 것을 주의하는 것이 흥미롭습니다. Δ=0.16의 띠 간격을 가진 SQ1 그리고 SQ2를 위해 평가된 전도도 (σ0)와 Δ=는 2.4x10와 7.7x10cm이기 위하여 0.22 eV5, 각각2-1 찾아냈습니다. SQ1와 SQ2 사이 동일 띠 간격에 비교 전도도를 판명하기 위하여는, 전도도는 SQ2를 위한 Δ=0.16 eV에 산출되었습니다. 이기 위하여 σ0 = 2.3x10 Ωcm 산출되었습니다. 그것은 Δ=의 띠 간격에 산출된 전도도에서 어떤 중요한 다름도 0.22 eV 보여주지 않습니다. [최대] DNA에 의해 (Imp) 제안된 최대 임피던스는 SQ1, SQ2를 분단하고 SQ3는 x10의 요인, x10 및 x10 Ω이었습니다9.

SQ1에 있는 책임 이동 거리의 주파수를, SQ2와 SQ3 순서는 판명하기 위하여는, 그들의 분석 행해졌습니다. 수행 부대 (GC 관찰되었습니다: CG는) 족답한 inby입니다 (A: T 또는 T: A) nbases [G: C (A: T) nG: C]. 더욱 ` n가' 1개에서 SQ1, SQ2 및 SQ3에 있는 다양하다는 것은 주파수에 10까지를 변화한다는 것은 것을, 또한 발견되었습니다. n < 6의 주파수는 n > 6.의 주파수에 비교하여 더 많은 것이기 위하여 ` A의 추세에서' 족답 찾아냈습니다 또는'는 수행 부대 ` G' 사이 ` T 길이의 증가로 연속적으로 증가되었습니다. DNA 전도도에 있는 개입 기지의 역할을 판명하기 위하여는, 전자 연결 에너지는 수행 부대 (도표 3) 사이 개입 기지의 다른 주파수를 위해 산출되었습니다. 전자 연결 에너지가 A의 통계로 증가로 증가하고 있다는 것을 보여줍니다: 수행 부대 사이 T 쌍. 전자 연결은까지 n = 3 예리하게 줄이고 ` n에 있는 점진적 증가는' 예리한 가을 관찰되지 않습니다. 이것은 전도도에 있는 감소를 일으키는 원인이 되는 2개의 인접한 수행 부대를 위한 약한 연결 귀착됩니다. 전하 운반체에 관하여 연구 결과 및 면담 및 nucleobase 전자 연결의 효력은 책임 이동 거리에 관하여 확고한 결론을 내리게 부족할 것이 지도 모르지만 수행 부대 사이에서 기지를 개입하는 것이 책임 이동을 위한 필요한 성분인 전자 연결 에너지에 있는 중요한 변경에게 일으키는 원인이 되는 목적이 에 의하여 도움이 되어습니다.

도표 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

증가 수의 또한 보고됩니다 (A: T) n (n>4)는 움직이기 위하여 책임을, 오히려 A 막지 않습니다: T는 전하 운반자로 (18) 작동합니다. n = 그 같은 동향이 점감하는 4 후에 도표 3은 또한 1-3의 전자 연결 에너지 증가에서 ` n에 있는 증가로' 예리하게 보여주고. 이 결과는 Saito의 연구 결과에 의해 G를 위한 이온화 에너지를 누구가 산출한지 더 그 외 여러분 확인될 수 있습니다 (1998년): C는 7.34 eV입니다, 왜냐하면 TAGAT는 6.73 eV입니다, 왜냐하면 TTGTT는 6.96 eV (19)입니다. 이것은 명확하게 인접한 기지가 그러므로 TAGAT를 위한 IP에 있는 안정화 감소를 승진시키고 TTGTT.This가 평균 장거리 전도도에 필요한 개입 순서의 설명한다는 것을 표시합니다. 그러나 각 가능한 순서 다름이 전도도의 동일 패턴 귀착될, 필요하지 않습니다.

결론

존재하는 케이스에서는, λ DNA의 본질적인 구아닌 부유한 순서의 전도도는 길이이기 위하여 의존하는 찾아냈습니다. 공부된 순서의 전도도가 개입 기지의 주파수에 의해 변경되었다 2개의 수행 부대 사이 순서 평가 그리고 전자 연결 에너지 계산에서 추정됩니다. 2 수행 부대 사이 개입 기지의 수는 일정하지 않습니다 조정 이지 않습니다. 개입 기지의 가변성은 DNA 순서 길이 증가로 증가하기 위하여 찾아냈습니다. DNA 전도도는 구아닌 기지에 의해 완전하게 제어되지 않으며 또한' 기지에 `에 의해 보충됩니다. 개입 순서의 평균은 장거리 요금 이동에 필요합니다. 이 결과는 다양한 개입 기지를 구아닌 부유한 순서의 전기 행동으로 통찰력을 제공할 수 있습니다. 또한 DNA nanowire의 전도도 변경에서 도움이 될 지도 모릅니다.

수신 확인

이 일은 생물공학 (DBT)의 부와 과학과 기술 (DST)의 부에 의해 지원되었습니다. 저자는 GETECH Hyderabad, 미소 전극 소집 제작을 위한 인도에서 박사에게 Prakash 감사합니다. 우리는 또한 씨와 Amit Sharma 그들의 귀중한 지도 및 제안을 위한 박사에게 A.K. Shukla 감사합니다. 우리중 하나는 저자 친교 제공을 (RAM Ajore) 과학 적이고 및 산업 연구 (CSIR)의 위원회를, 감사합니다

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RAM Ajore, Inderpreet Kaur, Lalit M. Bharadwaj

생체 고분자 전자공학과 나노 과학 부 (굴곡)
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전자 우편: ajore_r@rediffmail.com, lalitmbharadwaj@hotmail.com

R.C.Sobti

생물공학의 부,
전투지역 14, Chandigarh 인도

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

Last Update: 13. June 2013 18:03

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