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DOI : 10.2240/azojono0118

内在氨基羟尿环富有的λ脱氧核糖核酸顺序的当前电压特性

公羊 Ajore、 Inderpreet Kaur, R.C.Sobti 和 Lalit M. Bharadwaj

版权 AZoM.com 有限公司 Pty。

这是在 AZo 桨被分配的一个偶氮开路奖励系统 (AZo 桨) 条款 http://www.azonano.com/oars.asp 条件下

提交: 2007年th 8月 17日

张贴: 2007年th 11月 7日

包括的事宜

摘要

背景

材料和方法

结果

电子联结

论述

结论

鸣谢

参考

联络详细资料

在当前原稿,双股的λ脱氧核糖核酸氨基羟尿环富有的顺序的当前电压 (IV) 评定报告了。 这些顺序显示长度受抚养者传导性。 = 0.6494 x 10 (1910 bp), 1 x 10 (2947 bp) 和 1.3498 x 10 cm (3970 bp) 发现长度, L 传导性 (σ0) 脱氧核糖核酸 2.4 x 10, 7.7 x 10cm2-1 和装绝缘体工工作情况,分别。 IV 被固定的脱氧核糖核酸的描述特性在激光烧蚀制造的金微电极完成使用功率光学镊子 0.66 兆瓦。 电荷转移内在氨基羟尿环富有的顺序的距离评估显示干预的基础增长的频率在执行的部件之间的与长度增量。 本研究的结果可以是有用的为查明 nanowires 工作情况与变化的电荷转移距离的

关于脱氧核糖核酸结构的生物和实际研究显示了严重的利息到电子属性脱氧核糖核酸 (1)。 脱氧核糖核酸机能障碍的形成由于脱氧核糖核酸含氮基础的辐射效应和电离电位研究的跟踪了往脱氧核糖核酸电子 (2) 的研究员。 除拥有必须传导性的π电子富有的基础以外,脱氧核糖核酸也拥有纳诺电子的纳诺缩放比例维数 (3, 4).These 属性做脱氧核糖核酸分子电子的有为的材料。 脱氧核糖核酸电子属性学习打算导致 nanoscale 设备例如分子电汇 (5, 6)。

及早 IV 描述特性由 photoinduced 电荷转移研究牵连 (7),而最近研究在直接电子评定围绕。电导率评定产生模棱两可实验,并且理论上的结果,发音脱氧核糖核酸拥有各种各样的工作情况。 研究员学习了 IV λ噬菌体完全染色体的特性和化工综合了 oligos 至 30 bp (8, 9)。 IV 自然脱氧核糖核酸的描述特性带来低和高间插序列分隔的氨基羟尿环富有的地区。 因为氨基羟尿环有在构成脱氧核糖核酸顺序 (10)的四个基础中的最低的氧化作用潜在与富有的氨基羟尿环目录的顺序有在将来的 nanowire 的高潜在。 没有其他文件未为 IV λ噬菌体氨基羟尿环富有的内在顺序的特性报道。

关于双股的内在氨基羟尿环富有的λ脱氧核糖核酸顺序的直接 IV 评定的此研究报表。 三个氨基羟尿环富有的地区为此研究被选择了,以便脱氧核糖核酸 nanowire 电子工作情况不应该是受影响由于低氨基羟尿环目录。 使用特定 thiolated 初级读本,另外范围这些内在顺序由 (PCR)聚合酶链反应综合。

材料和方法

特定 Thiolated (5' 末端) 初级读本 Pr1 (1F-ATGCTTGAACCCGCCTATGC, 1R-TCACTTCATGCTTCGGCTTGAC), Pr2 (2F-TGGGATATTACGTCAGCGAGGAC, 2R-CACTTCATGCTTCGGCTTGAC) 和 Pr3 (3F-TGACTGCTGCTGCATTGACG, 3R-GCCATGATTACGCCAGTTGTAC) 在基因赛跑者 3.05 程序决定了密谋的 GC% 与λ脱氧核糖核酸顺序 (48502 bp)。 初级读本从 Bio Basics Inc. 被综合了并且获得了。 放大作用条件的标准化特定初级读本 (Pr1、 Pr2 & Pr3) 的在 MJ 研究梯度 cycler (PTC-200) 完成。 使用了不同的诸条件,因此最大放大作用可以获得。 获得的最佳放大作用情况是 560C、 560C 和 550C 和 1.5 mM Mg-+ cm), 2947 bp (1 x 10-4 cm)。 PCR 综合了氨基羟尿环富有的顺序 (SQ1 = 1910bp; SQ2 = 2947 bp; 使用 Nucleotrap PCR 洗净工具箱, SQ3 = 3970 bp) 被净化了。 制造有间隔的 0.6, 1.0 和 1.3 金电极的程序μm 在别处被描述了 (11)。 简而言之,微电极在馏金的 (30 毫微米) 使用附带微型激光器解剖 Combi 系统的光学镊子玻璃薄酥饼被制造了。 金子通过应用紫外激光腐蚀 (λ-337 nm) 4 ns 与 20 µJ 能源和 0.66 兆瓦的平均功率的脉冲期限。 电极清洗了与比拉鱼解决方法 [HSO2 :HO : 3:1 (v/v)] 作为前面提到 (12)。

下落 (0.2 μl) 准备的脱氧核糖核酸范例 (SQ1、 SQ2 & SQ3) 吸取在他们的钳制的实际上分隔的电极以便设立相互要素接线。 它被孵化了在 16 时数的期间十分地然后洗涤了与被去离子的蒸馏水。 最终,它是 signatone 烘干的和 IV 分析在桌面探测岗位氮气附有与惠普 HP4155A,半导体有参数的分析程序≥1013 W 和当前解决方法内阻 10 fA。 λ脱氧核糖核酸被固定了作为前面提到 (12)。 分子生物学等级所有化学制品和酵素从 Q.BIO 基因获得了; BIO BASIC INC.,; ; 斯格码。 所有解决方法在被去离子的 (18 个 MΩ) 被蒸馏的超纯水 (ELGA 超 Purelab 系统) 中准备。 范例在被去离子的水中准备排除逆离子作用的作用在脱氧核糖核酸导率。 镁和其他生物无机离子未被添加作为他们失灵的基础脱氧核糖核酸和核糖核酸 (13)。

结果

IV 评定: PCR 综合了氨基羟尿环丰富 (SQ1、 SQ2 和 SQ3),并且λ脱氧核糖核酸顺序被固定了在微电极之间。 数量在电极之间的脱氧核糖核酸估计是λ脱氧核糖核酸的 ~ 1-4-1 x 10 ng。 各向同性的电子特性在每个案件被观察了。 即因此,脱氧核糖核酸结构认为在无定形态任意地分配了 (14)。 要保证被观察的传导性归结于脱氧核糖核酸和不由于所有污秽,控制实验执行。 有被固定的脱氧核糖核酸的电极被孵化了在包含脱氧核糖核酸酶我的解决方法的 30 分钟。 此酵素特别地剪切双股的脱氧核糖核酸。 IV 脱氧核糖核酸酶对待的电极的描述特性显示没有当前。 这保证脱氧核糖核酸出现在电极之间的。 在另一个控制实验,电极产生微型激光器处理而不是脱氧核糖核酸酶,再这个结果是同样。 获得的这特性排除逆离子作用的角色。 没有预计导致在传导的锋利的秋天,如果有一个逆离子作用 (图 1D)。 这个被接受的系数可能造成沿脱氧核糖核酸双重螺旋的传导性归结于水薄膜移动逆离子。 当移动逆离子可能造成传导性在室温时,范例氮气干燥在执行的传导性评定前的和锋利在传导性跌倒随着长度的增加为其重大的角色排除。

图 1。

图 1 比较 IV λ脱氧核糖核酸、 SQ1、 SQ2 和 SQ3 的特性在 -1 与 +1V。 当前被评定了在正常和反向极性 (N/R),各向同性的特性被观察了。 电压转移在对正向的负的执行,并且微细结构以及数据的整体形状在的零的偏心附近反映与下来转移比较。 平均数每个案件的三个评定在表 1 显示,并且这个评估在 SQ1、 SQ2 和 SQ3 的表 1 报告了。

表 1。

最大。 (i)

最大。 (淘气鬼。)

(1910 bp)

-5 A

4 个 Ω

(2947 bp)

-8 A

7 个 Ω

(3970 bp)

-10 A

9 个 Ω

非常低电流在 pA 范围内对λ脱氧核糖核酸 (图 1A) 被观察了。 SQ1 和 SQ2 是显著非线性的,与带隙至 ~0.16 和 ~0.22 eV,在之外相当大的当前流发生 (图 1B & C)。 10 μA 的当前范围和 10 nA 对 SQ1 和 SQ2 被观察了,分别。 SQ3 在与 0.02 eV 和当前带隙的λ脱氧核糖核酸的情况下显示几乎相似的工作情况在 10 pA 范围 (图 1D)。

电子联结

电子联结能源是描述脱氧核糖核酸传导性的所有设计的一种重要成份。 目前,使用中立 G 的单点计算,被计算了:C (A :T) nG :在 B3LYP/6-31G (d 的 C, p) 使用半汉密尔顿有差别的重叠经验主义的半成品的忽视的几何 (INDO)。 基本对距离之间的即距离 (r) 在第三维的双 membered 芳香份额之间被保持恒定在 B-DNA 的情况下 3.38 Å。 最终,漏洞调用的电子联结能源从拉人栈的能源和 HOMO-1 得到了基本对,得到与 INDO 汉密尔顿在 DFT/B3LYP 优化几何 (15, 16)。 基础几何和在 B-DNA 的基础对被创建了使用核酸的模板从琥珀色的力场如被实施在 HYPERCHEM。 去除了糖磷酸盐中坚,并且氢被添加了在标准钢筋锚着长度。 基本对疏远,并且在二个基本对之间飞机的角度被保持 3.38 Å 和 36,分别0

论述

非常低电流在 pA 范围对λ脱氧核糖核酸被观察了。 这可以分别归因于低阈值电压,当当前的重大的值为 SQ1 导致,并且在 -1 的 SQ2 到 +1 在 10 μA 范围内的 V. Current 和 10 nA 由 SQ1 和 SQ2 显示。 在首先即时,此观察可能归结于顺序的氨基羟尿环丰厚,所选的顺序氨基羟尿环富有地区。 另一方面 SQ3 显示了非常当前 i.e.10 pA 的不相似的范围。 注意到是有趣的,当前范围由系数 10 减少与连续依顺序增加长度。 0.22 eV 发现为 SQ1 和 SQ2 (σ0) 评估的传导性与Δ=0.16 带隙和Δ= 2.4x10 和5 7.7x10cm,2-1分别。 要确定比较传导性在 SQ1 和 SQ2 之间的同一带隙,传导性被计算在Δ=0.16 SQ2 的 eV。 被计算是σ0 = 2.3x10 Ωcm不显示出从传导性的任何重大的区别被计算在Δ= 带隙 0.22 eV。 最大阻抗 [最大 (Imp)] 提供由脱氧核糖核酸分割 SQ1, SQ2,并且 SQ3 是 x10 系数, x10 x10 Ω9

为了确定在 SQ1 的电荷转移距离频率, SQ2 和 SQ3 顺序,他们的分析完成。 注意到执行的部件 (GC : CG) 跨步的 inby (A :T 或 T :A) nbases [G :C (A :T) nG :C]。 而且,也发现 ` n’变化从 1 到 10 与在 SQ1、 SQ2 和 SQ3 的变化的频率。 发现频率 n < 6 更多与频率 n 比较 > 6. 跨步在 ` A 倾向’或’在执行的部件 ` G 之间的’ ` T 连续增加了与长度增量。 要确定干预的基础的作用在脱氧核糖核酸传导性,电子联结能源为干预的基础另外频率在执行的部件 (表 3) 之间的被计算。 它向显示电子联结能源增加与增量总数 A :在执行的部件之间的 T 对。 电子联结急剧减少 n = 3,并且在 ` n 的进一步增加’锋利的秋天没有被观察。 这导致导致在传导性的二个相邻执行的部件的弱的联结减少。 研究和论述关于载流子和 nucleobase 电子联结的作用也许是不足总结坚定结论关于电荷转移距离,但是它为干预基础在执行的部件之间导致重大的变化在电子联结能源上是一种必要的成份电荷转移的目的服务。

表 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

也据报道增长的编号 (A :T) n (n>4) 不阻拦充电移动,相当 A :T 作为电荷载流子 (18)。 表 3 尖锐也显示与在 ` n 的增量’从 1-3 个电子联结能源增量,并且,在 n = 这样趋势减少的 4 后。 此结果可以由 Saito 的研究等进一步确认 (1998) 谁计算了 G 的游离能:C 是 7.34 eV,为了 TAGAT 是 6.73 eV,为了 TTGTT 是 6.96 eV (19)。 这明显地表明因此相邻基础促进在 Ip 的安定减少 TAGAT 的,并且 TTGTT.This 认为平均为间插序列必要为长途传导性。 然而,不是必要的每个可能的顺序区别导致传导性的同样模式。

结论

在当前案件,发现内在λ脱氧核糖核酸氨基羟尿环富有的顺序传导性长度从属。 从顺序评估和电子联结能源计算被推断在二个执行的部件之间被学习的顺序传导性被干预的基础频率修改。干预的基础的编号在二执行的部件之间的不是恒定或固定的。 发现干预的基础的可变性增加与在脱氧核糖核酸顺序长度的增量。 脱氧核糖核酸传导性由氨基羟尿环基础不完全地管理,而且由在’基础的 ` 补充。 平均为间插序列为长途电话费调用是必要的。 这些结果可能提供答案到氨基羟尿环富有的顺序电子工作情况以变化的干预的基础。 可能也是有用的在修改脱氧核糖核酸 nanowire 传导性。

鸣谢

此工作由生物工艺学 (DBT) 的科学技术支持 (DST) 的部门和部门。 作者是感激的对从 GETECH 海得拉巴,微电极列阵制造的印度的 Prakash 博士。 我们也是感激的对 A.K. Shukla 先生和 Amit Sharma 博士他们重要的指导和建议的。 我们当中的一个作者 (公羊 Ajore) 感谢委员会科学和产业研究 (CSIR),提供同伴关系

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公羊 Ajore, Inderpreet Kaur, Lalit M. Bharadwaj

生物化子的电子和纳米技术分部 (弯)
中央科学仪表组织 (CSIO)
部门30C,昌迪加尔印度

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电子邮件: ajore_r@rediffmail.comlalitmbharadwaj@hotmail.com

R.C.Sobti

生物工艺学的部门,
部门14,昌迪加尔印度

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

Last Update: 13. June 2013 17:34

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