Save 20% On a Jenway 7315 Spectrophotometer from Bibby Scientific
Related Offers
OARS - Open Access Rewards System
DOI : 10.2240/azojono0118

StrömSpänningsKännetecken av Rik λ-DNA för Inneboende Guanine Ordnar

Ramma Ajore, Inderpreet Kaur, R.C.Sobti och Lalit M. Bharadwaj

Ta Copyrightt på AZoM.com Pty Ltd.

Denna är en Öppen AZo Tar Fram Belöningar, artikeln för Systemet som (AZo-OARS som) är utdelad under, benämner av AZo-OARSNA http://www.azonano.com/oars.asp

Sänt: 17th Augusti 2007

Postat: 7th November 2007

Täckte Ämnen

Abstrakt begrepp

Bakgrund

Materiellt och Metoder

Resultat

Elektroniskt Koppla Ihop

Diskussion

Avslutning

Bekräftelse

Hänvisar till

Kontakten Specificerar

I det närvarande manuskript ordnar har ström-spänning (I-V) mätningar av dubbla strandsatta guaninerich av λ-DNA anmälts. Dessa ordnar conductivity för showlängdanhörig. DNA för Conductivity (σ0) av längd, L = 0,6494 x 10 (bp 1910), 1 x 10 (2947 bp) och 1,3498 x 10 cm (3970 bp) fanns för att vara 2,4 x 10, 7,7 x 10cm2-1 och isolatoruppförande, respektive. Karakterisering I-V av immobilized DNA gjordes på guld- mikro-elektroder som fabricerades av laser-ablation som använder den Optiska Tweezeren av, driver 0,66 mW. Laddningsöverföringen distanserar utvärdering av inneboende guaninerich ordnar ökande frekvens för show av ingripande baser mellan att föra enheter med förhöjning i längd. Resultat av den närvarande studien kan vara användbara för att förvissa sig om uppförandet av nanowires med varierande laddningsöverföring distanserar

Biologiska och läkarundersökningstudier på DNA strukturerar har avslöjt betydligt intresserar in i den elektroniska rekvisitan av DNA (1). Bildande av DNA-organskador som ett resultat av utstrålning verkställer, och har potentiella studier för jonisering av nitrogenous baser av DNA spårat forskare in mot DNA-elektronik (2). Förutom att äga erforderliga π-elektronen richbaser för conductivity, äger DNA också nano-fjäll dimensionerar för nano-elektronik (3, 4). Dessa rekvisita gör DNA ett lova materiellt för molekylär elektronik. Den Elektriska rekvisitan av DNA är utstuderad med syftet av att producera nanoscaleapparater liksom molekylärt binder (5, 6).

Tidigare blandades in karakterisering I-V av photoinduced studier för laddningsöverföringen (7), eftersom nya studier har centrerat på riktar elektriska mätningar. Mätningarna för elektrisk conductivity har givit tvetydigt både experimentellt, och teoretiska resultat som uttalar DNA, äger en lång räcka av uppföranden. Utstuderade kännetecken I-V för Forskare av den färdiga genom av λ-bacteriophage och chemically synthesized oligos upp till 30 bp (8, 9). Karakterisering I-V av naturlig DNA kommer med tillsammans low, och ordnar rika regioner för kickguanine som avskiljs, genom att ingripa. Ordnar med nöjd rik guanine har kicken som är potentiell för framtida nanowire, som guanine har lägst oxidation som är potentiell bland fyra baser som utgör DNA, ordnar (10). Ingen mer litteratur har anmälts för I-V kännetecken av guanine som rikt inneboende ordnar av λ-bacteriophage.

Denna studierapport riktar mätningar på I-V av dubblett strandad inneboende guanine som rik λ-DNA ordnar. Tre rika regioner för guanine var utvalda för denna studie, så att elektriskt uppförande av DNA-nanowire inte bör påverkas som ett resultat av nöjd låg guanine. Dessa inneboende ordnar av olikt storleksanpassar synthesized av Polymerasen Kedjar Reaktion (PCR) genom att använda specifika thiolated abc-bok.

Materiellt och Metoder

Specifika Thiolated (5' avslutar), abc-bok Pr1 (1F-ATGCTTGAACCCGCCTATGC, 1R-TCACTTCATGCTTCGGCTTGAC), Pr2 (2F-TGGGATATTACGTCAGCGAGGAC, 2R-CACTTCATGCTTCGGCTTGAC) och Pr3 (3F-TGACTGCTGCTGCATTGACG, 3R-GCCATGATTACGCCAGTTGTAC) avgjordes på Genlöpare 3,05 programmerar, genom att konspirera GC% vs. λ-DNA, ordnar (48502 bp). Abc-bok synthesized och uppbringades från Bio Grunderna Inc.. Standardiseringen av förstärkningen villkorar för de specifika abc-bok (Pr1, Pr2 & Pr3) gjordes på cycler för MJ-ForskningLutningen (PTC-200). Olika uppsättningar av villkorar användes, så att maximat förstärkning kan erhållas. Optimalförstärkningen villkorar erhållande var 560C, 560C och 550C och Mg cm för en mm-+ 1,5), 2947 bp (1 x 10-4 cm). PCR synthesized guaninerich ordnar (SQ1 = 1910bp; SQ2 = 2947 bp; SQ3 = 3970 bp) renades genom att använda satsen för Nucleotrap PCR-Purification. Ett tillvägagångssätt som fabricerar den guld- elektroden med att göra mellanslag μm 0,6, 1,0 och 1,3, hade beskrivits någon annanstans (11). I sammandrag fabricerades Microelectrodes på det guld- täckte (30 nm) glass rånet genom att använda den Optiska Tweezeren Cum det MicrolaserDissekeringCombi Systemet. Guld- förades bort, genom att applicera UV-lasern (λ-337 nm) av 4 som ns pulserar varaktighet med energi av µJ 20, och genomsnittet driver av 0,66 mW. Elektroder gjordes ren med piranhalösningen [HSO2: HO: 3:1 (v/v)] som nämnt tidigare (12).

En tappa (0,2 μl) av förberedd DNA tar prov (SQ1, SQ2 & SQ3) pipetted ut över fysiskt avskilda elektroder för deras immobilization för att upprätta inter-beståndsdel att binda. Den kläcktes för en period av 16 timmar, och därefter tvättat grundligt med deionized destillerat bevattna. Slutligen var det torkad ett gasformigt grundämne, och I-V karakteriserat på den skrivbords- sonden postera vid signatonen som fästas med Hewlett-Packard HP4155A, HalvledareParameterAnalysatorn som har ett inre motstånd av ≥1013 W och strömupplösning av 10 fA. Λ-DNA immobilized som nämnt tidigare (12). Alla kemikalieer och enzym av molekylär biologi graderar uppbringades från Q.BIO-genen; BIO GRUNDLÄGGANDE INC.; ; Sigma, och. Alla lösningar var förberedda i deionized (18 MΩ) destillerat ultra rent bevattnar (systemet för ELGA Purelab ultra). Samples var förberedd, i deionized, bevattnar för att utesluta rollen av kontrar jonen verkställer i DNA-conductance. Magnesium och andra biologiska oorganiska joner tillfogades inte som dem unstuck baser av DNA och RNA (13).

Resultat

I-V Mätningar: PCR synthesized guanine-rikt (SQ1, SQ2 och SQ3), och λ-DNA ordnar immobilized mellan mikroelektroder. Beloppet av DNA mellan elektroder beräknades för att vara ng för ~ 1-4 x-1 10 för λ-DNA. Det Isotropiska elektriska kännetecken observerades i varje fall. Hence tänks strukturera av DNA för att vara i amorphous påstår dvs. på måfå utdelat (14). Att se till, att den observerade conductivityen var tack vare DNA och inte på grund av någon förorening, utfördes kontrollerade experiment. Elektroder med immobilized DNA kläcktes för 30 noterar i en lösning som innehåller DNasen-i. Detta enzym klipper specifikt dubbelt strandsatt DNA. Karakterisering I-V av DNasen behandlade elektroden visar ingen ström. Detta ser till närvaro av DNA mellan elektroder. I another kontrollera experiment, elektroder gavs microlaserbehandling i stället för DNasen, resultatet var igen samma. Sorten av erhållande kännetecken härskar rollen av kontrar ut joner verkställer. Det förväntas inte för att resultera i kornedgång i ledning, om det finns joner för en kontra verkställer (Figen. 1D). Som accepteras, dela upp i faktorer kan bidra till conductivity längs DNA-dubblettspiralen är mobila kontrar tack vare jonen av bevattnar filmar thin. Stundmobilen kontrar joner kan bidra till conductivityen på rumstemperaturen, tar prov ett gasformigt grundämneuttorkningen av, innan den bär ut conductivitymätning, och kornedgången besegrar i conductivity med ökande längd härskar ut för dess viktiga roll.

Figurera 1.

Figurera 1 jämför kännetecken I-V av λ-DNA, SQ1, SQ2 och SQ3 på -1 till +1V. Strömmen mättes på det normala, och omvänd polaritet (N/R), isotropiska kännetecken observerades. Spänningssvep utfördes både i negation till realitetriktningen, och boten strukturerar såväl som overallen formar av datan avspeglas runt om nollsnedhet för övre som jämförs för att besegra svep. Genomsnittet av tre mätningar för varje fall visas in Figurerar 1, och utvärderingen har anmälts in Bordlägger 1 för SQ1, SQ2 och SQ3.

Bordlägga 1.

Max. (I)

Max. (Imp.)

(bp 1910)

-5 A

4 Ω

(2947 bp)

-8 A

7 Ω

(3970 bp)

-10 A

9 Ω

Den Mycket låga strömmen i spänna av pA observerades för λ-DNA (Fig. 1A). SQ1 och SQ2 är pronouncedly ickelinjära, med ett musikbandmellanrum upp till ~0,16 och eV ~0,22, det okända som ansenligt strömflöde uppstår (Fig 1B & C). Strömmen spänner av μA 10, och nA 10 observerades för SQ1 och SQ2, respektive. SQ3 visar nästan liknande uppförande, som i fall att av λ-DNA med ett musikbandmellanrum av 0,02 eV och ström i pA 10 spänna (Figen. 1D).

Elektroniskt Koppla Ihop

Elektronisk koppla ihop energi är en viktig ingrediens för alla modellerar att beskriva DNA-conductivity. Just Nu beräknades det genom att använda singel pekar beräkningar av frilägeGet: C (A: NG för T): C på geometrin för B3LYP/6-31G (D, p) genom att använda den Hamiltonian halva empiriska mellanliggande försummelsen av den differentiella (INDO) överlappningen. Distansera (r) mellan basera parar distanserar dvs. mellan dubbla membered aromatiska hälfter i tredje dimensionerar hölls konstant, som av B-DNA är i fall att 3,38 Å. Slutligen spela golfboll i hål elektroniska koppla ihop energier för överföring erhölls från energierna av HOMOEN, och HOMO-1 av bunten av baserar parar, erhållande med INDOEN som Är Hamiltonian på den DFT/B3LYP optimerade geometrin (15, 16). Geometrier av baser och baserar parar i B-DNA skapades genom att använda mallarna för nucleic syror från den BÄRNSTENSFÄRGADE styrkan sätter in som genomfört i HYPERCHEM. Denphosphate ryggraden togs bort, och vätet tillfogades på standarda förbindelselängder. Base parar distanserar, och meta mellan hyvlar av två baserar parar hölls 3,38 Å och 36, respektive0.

Diskussion

Den Mycket låga strömmen i pA spänner observerades för λ-DNA. Detta kan tillskrivas till låg ingångsspänning, som de viktiga värderar av ström åsamka sig för SQ1, och SQ2 på -1 till +1 V. Ström i spänna av nA 10 μA och 10 visades av SQ1 och SQ2, respektive. På mycket den första ögonblicken kan denna observation vara tack vare guaninerikedomen av ordnar, som ordnar utvalt var av guaninerichregioner. Å andra sidan har SQ3 visat att mycket olikt spänna av pA för strömmen i.e.10. Den är intressant att notera att strömmen spänner har minskat av en dela upp i faktorer av 10 med i rad förhöjning ordnar in längd. Conductivity (σ0) som utvärderades för SQ1 och SQ2 med musikbandmellanrum av Δ=0.16 och Δ= 0,22 eV, fanns för att vara 2.4x10 och5 7.7x10cm,2-1 respektive. Att förvissa sig om den jämförbara conductivityen på det samma musikbandmellanrummet mellan SQ1 och SQ2 beräknades conductivity på eV Δ=0.16 för SQ2. Det beräknades för att vara σ0 = 2.3x10 Ωcm. Det visar inte någon viktig skillnad från conductivity som beräknas på musikbandmellanrummet av Δ= 0,22 eV. Maximat [max] som (Imp) impedans erbjuds av DNA, segmenterar SQ1, SQ2, och SQ3 var en dela upp i faktorer av x10, x10 och x10 Ω9.

För att förvissa sig om frekvensen av laddningsöverföringen distansera i SQ1, SQ2, och SQ3 ordnar, deras analys gjordes. Det observerades att föra enheter (GC: CG) är klivit inby (A: T eller T: Nbases för A) [G: C (A: NG för T): C]. Dessutom fanns det också att ` n' varierar från 1 till 10 med varierande frekvens i SQ1, SQ2 och SQ3. Frekvens av n < 6 fanns för att vara mer som jämfört till frekvens av n > 6. att Kliva i tendens av ` A' eller ` T' mellan att föra enhets`-G' ökades i rad med förhöjning i längd. Att förvissa sig om rollen av ingripande baser i DNA-conductivity, beräknades elektroniska koppla ihop energier för olik frekvens av ingripande baser mellan att föra enheter (Bordlägga 3). Den visar att det elektronisk koppla ihop energi är ökande med förhöjning numrerar in av A: T parar mellan att föra enheter. Elektroniska koppla ihop minskningar skarpt upp till n = 3 och mer ytterligare förhöjning i kornedgången för ` n' observeras inte. Detta resulterar i svagt koppla ihop för två närgränsande föra enheter orsaka minskning i conductivity. Studien och diskussionen om laddningsbärarna och verkställa av elektroniskt koppla ihop för nucleobase kan vara otillräckliga att dra fast avslutningar om laddningsöverföringen distanserar men det servar ämna som ingripande av baser mellan att föra enheter orsakar viktig ändring i elektronisk koppla ihop energi, som är en nödvändig ingrediens för laddningsöverföring.

Bordlägga 2.

[G: C (A: NG för 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

Det anmälas också att ökande numrera av (A: T) n (n>4) gör inte kvarteret laddningen till flyttning, ganska A: T agerar som en laddningsbärare (18). Bordlägga 3 visar också med förhöjning i ` n' från 1-3 elektroniska koppla ihop energiförhöjningar skarpt och, efter n = sådan trend 4 har minskat. Detta resultat kan vidare bestyrkas av studierna av Saito o.a. (1998) vem beräknade joniseringsenergi för G: C är eV 7,34, for TAGAT är eV 6,73, for TTGTT är eV 6,96 (19). Detta indikerar klart att närgränsande baser främjar stabiliseringshence minskning i Ip för TAGAT och att i genomsnitt uppgå till för TTGTT.This-konton av ingripande ordnar nödvändigt för långdistans- conductivity. Emellertid är det inte nödvändigt att varje möjlighet ordnar ska skillnader resulterar i samma mönstrar av conductivity.

Avslutning

I det närvarande fallet ordnar conductivity av inneboende guaninerich av λ-DNA fanns för att vara längdanhörigen. Den innebäras från ordnar utvärdering, och den elektroniska koppla ihop energiberäkningen mellan två föra enheter, som conductivity av utstuderat ordnar, ändrades av frekvens av ingripande baser. Numrera av ingripande baser mellan föra enhet två är inte konstant eller fixat. Variability av ingripande baser fanns för att vara ökande med förhöjning i DNA ordnar längd. DNA-conductivity regleras inte fullständigt av guaninebaser utan kompletteras också av ` PÅ' baser. Det är nödvändigt att I genomsnitt uppgå till av ingripande ordnar för långdistans- laddningsöverföring. Dessa resultat kan ge inblickar in i det elektriska uppförandet av guaninerich ordnar med varierande ingripande baser. Den kan också vara hjälpsam, i att ändra conductivityen av DNA-nanowire.

Bekräftelse

Detta arbete stöttades av Avdelning av Bioteknik (DBT) och Avdelning av Vetenskap och Teknologi (DST). Författare är tacksamma till Dr. Prakash från GETECH Hyderabad, Indien för microelectrodesamlingfabricering. Vi är också tacksamma till Herr A.K. Shukla och Dr. Amit Sharma för deras värdesakvägledning och förslag. En av oss tackRåd för författare (Ramma Ajore), av Vetenskaplig och Industriell Forskning (CSIR), för att ge gemenskap

Hänvisar till

Bhalla V., Bajpai R.P. och Bharadwaj L.M., ”DNA-elektronik”, EMBO anmäler, 4, 1-4, 2003.

O'Neill P. och Fielden E.M., ”den Primära fria radikalen bearbetar i DNA”, AdvRadiat Biol, 17, 53, 1993.

Warman J.M., de Hass M.P. och Rupprecht A., ”DNA: Ett molekylärt binder”, den Kemiska Läkarundersökningen Märker, 294, 319-322, 1996.

Joachim C., Gimzewski J.K. och Aviram A., ”Elektronik genom att använda Natur för molekylära och mono-molekylära apparater för bland”, 408, 541-548, 2000.

Kasumov A.Y., Kodak M., Gueron S., Reulet B., Volkov V.T., Klinov D.V. och Bouchia H., ”Närhet-Framkallade superconductivity i DNA”, Vetenskap, 291, 280, 2001.

Storma A.J., Noort J.V., Vries S.D. Dekker C., ”Isolera uppförande för DNA-molekylar mellan nanoelectrodes på det nm-längd 100 fjäll”, Applicerad Fysik Märker, 79, 3881-3883, 2001.

Kelley S.O. och Barton J.K., ”Elektronöverföring mellan baser i dubbel spiralformig DNA”, Vetenskap, 283, 375, 2002.

Yoo K. - H., Ht. H., Lee J. - Nolla., Parkera J.W., KimJ., Kim J.J., Lee H. - Y., Kawai T. och Choi H. - Y., ”Elektrisk ledning till och med poly (dA) - som är poly (avskiljare) och som är poly (dG) - (dC) DNA-molekylar”, Phys. Rev. Lett, 87, 198102-05, 2001.

Porath D., Bezryadin A., De Vries S. och Dekker C., ”Riktar mätning av elektrisk transport till och med DNA-molekylar”, Natur, 403, 635-638, 2000.

Bharadwaj L.M., Kumar R. och Bajpai R.P., ”Designsimulering av DNA-baserade elektroniska delar”, Proc. av SPIE 4937, 226-230, 2002.

Kumar S., Kumar R., Shukla A.K. och Bharadwaj L.M., ”Microelectrodesfabriceringen som använder laser, scissor”, Material Märker, 61, 3829-3832, 2007.

Ajore R., Kumar R., Kaur I., Sobti R.C. och Bharadwaj L.M., ”kemisk störning för DNA-immobilization samlar studien vid doppet och tappar tack vare att närma sig”, Förar Journal över av biochemical och biophysical metoder, 70, 779-785, 2007.

McFail-Isom L., Shui L. och Williams L D., ”Divalent cations stabiliserar unstuck gestaltning av DNA, OCH RNA, genom att påverka varandra med, baserar πsystemet”, Biochemistry, 37, 17105-17111, 1998.

Otsuka Y., LeeH. - Y., Gu J. - H., Lee J. - Nolla., Yoo K. - H., Tanaka H., TabataH. och Kawai T., ”Påverkan av fuktighet på den elektriska conductivityen av synthesized DNA filmar på nanogapelectrode”, Jpn. J. Appl. Phys 41, 891-894, 2002.

Lu S. - Z., LiX. - Y. och Liu J. - F., ”Molekylär OrbitalAnalys i Utvärdering av denÖverföring MatrisBeståndsdelen vid Koopmanss Teori”, J. Phys. Chem A, 108, 4125, 2004.

Li X. - Y., Tang X. - S. och Honom F. - C., poly (p-phenylene) oligomers ”för Elektrontransferin: verkställa av yttre elkraft sätter in och applikationen av den Koopmans theoremen”, Chem. Phys 248, 137, 1999.

Williams T.T., Odom D.T och Barton J.K., ”Variation i DNA-laddningstransport med nucleotidesammansättning och ordnar”, JACS, 122, 9048, 2000.

Giese B. och Spitchy M., ”Långdistans- laddningstransport till och med DNA: quantification och f8orlängningen av hoppa modellerar”. , Chem. Phys. Chem 1.195, 2000.

Saito I., Nakamura T., Nakatani K., Yoshioka Y., Yamaguchi K. och Sugiyama H., ”Kartlägga av Inneställen för DNA-skada vid en-elektron oxidation: Effektiviteten av GG-midjekort jacka och GGG-triplets som en Fälla lång-spänner in spela golfboll i hål flyttning”, JACS, 120, 12686-12687, 1998.

Ramma Ajore, Inderpreet Kaur, Lalit M. Bharadwaj

Biomolecular Elektronik- och NanotechnologyUppdelning (KRÖKNINGEN)
Den Vetenskapliga Centralen Instrumenterar Organisation (CSIO)
Sector-30C Chandigarh Indien

Ringa: +91-172-2657811 Ytter482, 452
+91-172-2656285

Fax: +91-172-2657267

E-post: ajore_r@rediffmail.com lalitmbharadwaj@hotmail.com

R.C.Sobti

Avdelning av Bioteknik,
Sector-14 Chandigarh Indien

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

Last Update: 13. June 2013 18:32

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this article?

Leave your feedback
Submit