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DOI : 10.2240/azojono0118

內在氨基羥尿環富有的λ脫氧核糖核酸順序的當前電壓特性

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

版權 AZoM.com 有限公司 Pty。

這是在 AZo 槳被分配的一個偶氮開路獎勵系統 (AZo 槳) 條款 http://www.azonano.com/oars.asp 條件下

提交: 2007年th 8月 17日

張貼: 2007年th 11月 7日

包括的事宜

摘要

背景

材料和方法

結果

電子聯結

論述

結論

鳴謝

參考

聯絡詳細資料

在當前原稿,雙股的λ脫氧核糖核酸氨基羥尿環富有的順序的當前電壓 (IV) 評定報告了。 這些順序顯示長度受撫養者傳導性。 = 0.6494 x 10 (1910 bp), 1 x 10 (2947 bp) 和 1.3498 x 10 cm (3970 bp) 發現長度, L 傳導性 (σ0) 脫氧核糖核酸 2.4 x 10, 7.7 x 10cm2-1 和裝绝緣體工工作情況,分別。 IV 被固定的脫氧核糖核酸的描述特性在激光燒蝕製造的金微電極完成使用功率光學鑷子 0.66 兆瓦。 電荷轉移內在氨基羥尿環富有的順序的距離評估顯示干預的基礎增長的頻率在執行的部件之間的與長度增量。 本研究的結果可以是有用的為查明 nanowires 工作情況與變化的電荷轉移距離的

關於脫氧核糖核酸結構的生物和實際研究顯示了嚴重的利息到電子屬性脫氧核糖核酸 (1)。 脫氧核糖核酸機能障礙的形成由於脫氧核糖核酸含氮基礎的輻射效應和電離電位研究的跟蹤了往脫氧核糖核酸電子 (2) 的研究員。 除擁有必須傳導性的π電子富有的基礎以外,脫氧核糖核酸也擁有納諾電子的納諾縮放比例維數 (3, 4).These 屬性做脫氧核糖核酸分子電子的有為的材料。 脫氧核糖核酸電子屬性學習打算導致 nanoscale 設備例如分子電匯 (5, 6)。

及早 IV 描述特性由 photoinduced 電荷轉移研究牽連 (7),而最近研究在直接電子評定圍繞。電導率評定產生模棱兩可實驗,并且理論上的結果,發音脫氧核糖核酸擁有各種各樣的工作情況。 研究員學習了 IV λ噬菌體完全染色體的特性和化工綜合了 oligos 至 30 bp (8, 9)。 IV 自然脫氧核糖核酸的描述特性帶來低和高間插序列分隔的氨基羥尿環富有的地區。 因為氨基羥尿環有在構成脫氧核糖核酸順序 (10)的四個基礎中的最低的氧化作用潛在與富有的氨基羥尿環目錄的順序有在將來的 nanowire 的高潛在。 沒有其他文件未為 IV λ噬菌體氨基羥尿環富有的內在順序的特性報道。

關於雙股的內在氨基羥尿環富有的λ脫氧核糖核酸順序的直接 IV 評定的此研究報表。 三個氨基羥尿環富有的地區為此研究被選擇了,以便脫氧核糖核酸 nanowire 電子工作情況不應該是受影響由於低氨基羥尿環目錄。 使用特定 thiolated 初級讀本,另外範圍這些內在順序由 (PCR)聚合酶鏈反應綜合。

材料和方法

特定 Thiolated (5' 末端) 初級讀本 Pr1 (1F-ATGCTTGAACCCGCCTATGC, 1R-TCACTTCATGCTTCGGCTTGAC), Pr2 (2F-TGGGATATTACGTCAGCGAGGAC, 2R-CACTTCATGCTTCGGCTTGAC) 和 Pr3 (3F-TGACTGCTGCTGCATTGACG, 3R-GCCATGATTACGCCAGTTGTAC) 在基因賽跑者 3.05 程序決定了密謀的 GC% 與λ脫氧核糖核酸順序 (48502 bp)。 初級讀本從 Bio Basics Inc. 被綜合了并且獲得了。 放大作用條件的標準化特定初級讀本 (Pr1、 Pr2 & Pr3) 的在 MJ 研究梯度 cycler (PTC-200) 完成。 使用了不同的諸條件,因此最大放大作用可以獲得。 獲得的最佳放大作用情況是 560C、 560C 和 550C 和 1.5 mM Mg-+ cm), 2947 bp (1 x 10-4 cm)。 PCR 綜合了氨基羥尿環富有的順序 (SQ1 = 1910bp; SQ2 = 2947 bp; 使用 Nucleotrap PCR 洗淨工具箱, SQ3 = 3970 bp) 被淨化了。 製造有間隔的 0.6, 1.0 和 1.3 金電極的程序μm 在別處被描述了 (11)。 簡而言之,微電極在餾金的 (30 毫微米) 使用附帶微型激光器解剖 Combi 系統的光學鑷子玻璃薄酥餅被製造了。 金子通過應用紫外激光腐蝕 (λ-337 nm) 4 ns 與 20 µJ 能源和 0.66 兆瓦的平均功率的脈衝期限。 電極清洗了與比拉魚解決方法 [HSO2 :HO : 3:1 (v/v)] 作為前面提到 (12)。

下落 (0.2 μl) 準備的脫氧核糖核酸範例 (SQ1、 SQ2 & SQ3) 吸取在他們的鉗製的實際上分隔的電極以便設立相互要素接線。 它被孵化了在 16 時數的期間十分地然後洗滌了與被去離子的蒸餾水。 最終,它是 signatone 烘乾的和 IV 分析在桌面探測崗位氮氣附有與惠普 HP4155A,半導體有參數的分析程序≥1013 W 和當前解決方法內阻 10 fA。 λ脫氧核糖核酸被固定了作為前面提到 (12)。 分子生物學等級所有化學製品和酵素從 Q.BIO 基因獲得了; BIO BASIC INC.,; ; 斯格碼。 所有解決方法在被去離子的 (18 个 MΩ) 被蒸餾的超純水 (ELGA 超 Purelab 系統) 中準備。 範例在被去離子的水中準備排除逆離子作用的作用在脫氧核糖核酸導率。 鎂和其他生物無機離子未被添加作為他們失靈的基礎脫氧核糖核酸和核糖核酸 (13)。

結果

IV 評定: PCR 綜合了氨基羥尿環豐富 (SQ1、 SQ2 和 SQ3),并且λ脫氧核糖核酸順序被固定了在微電極之間。 數量在電極之間的脫氧核糖核酸估計是λ脫氧核糖核酸的 ~ 1-4-1 x 10 ng。 各向同性的電子特性在每個案件被觀察了。 即因此,脫氧核糖核酸結構認為在無定形態任意地分配了 (14)。 要保證被觀察的傳導性歸結於脫氧核糖核酸和不由於所有汙穢,控制實驗執行。 有被固定的脫氧核糖核酸的電極被孵化了在包含脫氧核糖核酸酶我的解決方法的 30 分鐘。 此酵素特別地剪切雙股的脫氧核糖核酸。 IV 脫氧核糖核酸酶對待的電極的描述特性顯示沒有當前。 這保證脫氧核糖核酸出現在電極之間的。 在另一個控制實驗,電極產生微型激光器處理而不是脫氧核糖核酸酶,再這個結果是同樣。 獲得的這种特性排除逆離子作用的角色。 沒有預計導致在傳導的鋒利的秋天,如果有一個逆離子作用 (圖 1D)。 這個被接受的系數可能造成沿脫氧核糖核酸雙重螺旋的傳導性歸結於水薄膜移動逆離子。 當移動逆離子可能造成傳導性在室溫時,範例氮氣乾燥在執行的傳導性評定前的和鋒利在傳導性跌倒隨著長度的增加為其重大的角色排除。

圖 1。

圖 1 比較 IV λ脫氧核糖核酸、 SQ1、 SQ2 和 SQ3 的特性在 -1 與 +1V。 當前被評定了在正常和反向極性 (N/R),各向同性的特性被觀察了。 電壓轉移在對正向的負的執行,并且微細結構以及數據的整體形狀在的零的偏心附近反映與下來轉移比較。 平均數每個案件的三個評定在表 1 顯示,并且這個評估在 SQ1、 SQ2 和 SQ3 的表 1 報告了。

表 1。

最大。 (i)

最大。 (淘氣鬼。)

(1910 bp)

-5 A

4 个 Ω

(2947 bp)

-8 A

7 个 Ω

(3970 bp)

-10 A

9 个 Ω

非常低電流在 pA 範圍內對λ脫氧核糖核酸 (圖 1A) 被觀察了。 SQ1 和 SQ2 是顯著非線性的,與帶隙至 ~0.16 和 ~0.22 eV,在之外相當大的當前流發生 (圖 1B & C)。 10 μA 的當前範圍和 10 nA 對 SQ1 和 SQ2 被觀察了,分別。 SQ3 在與 0.02 eV 和當前帶隙的λ脫氧核糖核酸的情況下顯示幾乎相似的工作情況在 10 pA 範圍 (圖 1D)。

電子聯結

電子聯結能源是描述脫氧核糖核酸傳導性的所有設計的一種重要成份。 目前,使用中立 G 的單點計算,被計算了:C (A :T) nG :在 B3LYP/6-31G (d 的 C, p) 使用半漢密爾頓有差別的重疊經驗主義的半成品的忽視的幾何 (INDO)。 基本對距離之間的即距離 (r) 在第三維的雙 membered 芳香份額之間被保持恆定在 B-DNA 的情況下 3.38 Å。 最終,漏洞調用的電子聯結能源從拉人棧的能源和 HOMO-1 得到了基本對,得到與 INDO 漢密爾頓在 DFT/B3LYP 優化幾何 (15, 16)。 基礎幾何和在 B-DNA 的基礎對被創建了使用核酸的模板從琥珀色的力場如被實施在 HYPERCHEM。 去除了糖磷酸鹽中堅,并且氫被添加了在標準鋼筋錨著長度。 基本對疏遠,并且在二個基本對之間飛機的角度被保持 3.38 Å 和 36,分別0

論述

非常低電流在 pA 範圍對λ脫氧核糖核酸被觀察了。 這可以分別歸因於低閾值電壓,當當前的重大的值為 SQ1 導致,并且在 -1 的 SQ2 到 +1 在 10 μA 範圍內的 V. Current 和 10 nA 由 SQ1 和 SQ2 顯示。 在首先即時,此觀察可能歸結於順序的氨基羥尿環豐厚,所選的順序氨基羥尿環富有地區。 另一方面 SQ3 顯示了非常當前 i.e.10 pA 的不相似的範圍。 注意到是有趣的,當前範圍由系數 10 減少與連續依順序增加長度。 0.22 eV 發現為 SQ1 和 SQ2 (σ0) 評估的傳導性與Δ=0.16 帶隙和Δ= 2.4x10 和5 7.7x10cm,2-1分別。 要確定比較傳導性在 SQ1 和 SQ2 之間的同一帶隙,傳導性被計算在Δ=0.16 SQ2 的 eV。 被計算是σ0 = 2.3x10 Ωcm不顯示出從傳導性的任何重大的區別被計算在Δ= 帶隙 0.22 eV。 最大阻抗 [最大 (Imp)] 提供由脫氧核糖核酸分割 SQ1, SQ2,并且 SQ3 是 x10 系數, x10 x10 Ω9

為了確定在 SQ1 的電荷轉移距離頻率, SQ2 和 SQ3 順序,他們的分析完成。 注意到執行的部件 (GC : CG) 跨步的 inby (A :T 或 T :A) nbases [G :C (A :T) nG :C]。 而且,也發現 ` n』變化從 1 到 10 與在 SQ1、 SQ2 和 SQ3 的變化的頻率。 發現頻率 n < 6 更多與頻率 n 比較 > 6. 跨步在 ` A 傾向』或』在執行的部件 ` G 之間的』 ` T 連續增加了與長度增量。 要確定干預的基礎的作用在脫氧核糖核酸傳導性,電子聯結能源為干預的基礎另外頻率在執行的部件 (表 3) 之間的被計算。 它向顯示電子聯結能源增加與增量總數 A :在執行的部件之間的 T 對。 電子聯結急劇減少 n = 3,并且在 ` n 的進一步增加』鋒利的秋天沒有被觀察。 這導致導致在傳導性的二個相鄰執行的部件的弱的聯結減少。 研究和論述關於載流子和 nucleobase 電子聯結的作用也許是不足總結堅定結論關於電荷轉移距離,但是它為干預基礎在執行的部件之間導致重大的變化在電子聯結能源上是一種必要的成份電荷轉移的目的服務。

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

也據報道增長的編號 (A :T) n (n>4) 不阻攔充電移動,相當 A :T 作為電荷載流子 (18)。 表 3 尖銳也顯示與在 ` n 的增量』從 1-3 個電子聯結能源增量,并且,在 n = 這樣趨勢減少的 4 後。 此結果可以由 Saito 的研究等進一步確認 (1998) 誰計算了 G 的游離能:C 是 7.34 eV,為了 TAGAT 是 6.73 eV,為了 TTGTT 是 6.96 eV (19)。 這明顯地表明因此相鄰基礎促進在 Ip 的安定減少 TAGAT 的,并且 TTGTT.This 認為平均為間插序列必要為長途傳導性。 然而,不是必要的每個可能的順序區別導致傳導性的同樣模式。

結論

在當前案件,發現內在λ脫氧核糖核酸氨基羥尿環富有的順序傳導性長度從屬。 從順序評估和電子聯結能源計算被推斷在二個執行的部件之間被學習的順序傳導性被干預的基礎頻率修改。干預的基礎的編號在二執行的部件之間的不是恆定或固定的。 發現干預的基礎的可變性增加與在脫氧核糖核酸順序長度的增量。 脫氧核糖核酸傳導性由氨基羥尿環基礎不完全地管理,而且由在』基礎的 ` 補充。 平均為間插序列為長途電話費調用是必要的。 這些結果可能提供答案到氨基羥尿環富有的順序電子工作情況以變化的干預的基礎。 可能也是有用的在修改脫氧核糖核酸 nanowire 傳導性。

鳴謝

此工作由生物工藝學 (DBT) 的科學技術支持 (DST) 的部門和部門。 作者是感激的對從 GETECH 海得拉巴,微電極列陣製造的印度的 Prakash 博士。 我們也是感激的對 A.K. Shukla 先生和 Amit Sharma 博士他們重要的指導和建議的。 我們當中的一個作者 (公羊 Ajore) 感謝委員會科學和產業研究 (CSIR),提供同伴關係

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公羊 Ajore, Inderpreet Kaur, Lalit M. Bharadwaj

生物化子的電子和納米技術分部 (彎)
中央科學儀表組織 (CSIO)
部門30C,昌迪加爾印度

電話: +91-172-2657811 Ext. 482, 452
+91-172-2656285

傳真: +91-172-2657267

電子郵件: ajore_r@rediffmail.comlalitmbharadwaj@hotmail.com

R.C.Sobti

生物工藝學的部門,
部門14,昌迪加爾印度

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

Last Update: 13. June 2013 17:38

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