DNA結構的生物和物理的研究發現DNA（1）的電子特性，相當大的興趣。 DNA損傷形成輻射效應和電離勢研究的DNA鹼基的結果進行了追踪研究人員對DNA電子（2 ）。 除了 擁有必要的π電子導電豐富基地，DNA也具有納米級尺寸為納米電子學（3，4）。 這些特性使得DNA分子電子學的一個有前途的材料 。 正在研究的目的是製造納米器件，如分子導線（5，6）電氣性能的 DNA。 早期的IV特性的光誘導電荷轉移研究（7）被牽連，而最近的研究有直接的電氣測量中心。 電導率測量已經取得了曖昧的實驗和理論結果，宣判的DNA具有廣泛的行為 。 研究人員研究了λ噬菌體的完整基因組的IV特性和化學合成的寡核苷酸30 BP（8，9 ）。 四，天然DNA的特性匯集了由插入序列分隔的低和高鳥嘌呤豐富的地區。 鳥嘌呤內容豐富的序列已為未來的納米線的高潛力，為鳥嘌呤是構成DNA序列（10）之間的四個基地的最低氧化潛力。 鳥嘌呤豐富的內在序列λ噬菌體的IV特性，已沒有更多的文獻報導。 這直接IV測量雙鏈內在鳥嘌呤豐富的λ- DNA序列的研究報告 。 這項研究被選定為三個鳥嘌呤豐富的地區，使DNA的納米線的電氣行為不應被視為鳥嘌呤含量低的影響。 使用特定的硫醇鹽引物聚合酶鏈反應（PCR）技術，這些大小不同的內在序列合成。 材料和方法 具體硫醇鹽（5'端）引物PR1（1F - ATGCTTGAACCCGCCTATGC，1R - TCACTTCATGCTTCGGCTTGAC），PR2（2F - TGGGATATTACGTCAGCGAGGAC，2R - CACTTCATGCTTCGGCTTGAC）和PR3（3F - TGACTGCTGCTGCATTGACG，3R - GCCATGATTACGCCAGTTGTAC）策劃的GC基因亞軍3.05程序決定％和λ- DNA序列（48502 BP）。引物合成和生物基礎公司採購， 加拿大 。 MJ研究梯度PCR儀（PTC - 200）的特異性引物（PR1，PR2和PR3），擴增條件標準化 。 使用兩套不同的條件，所以可以得到的最大放大。優化獲得的擴增條件為560C，560C和550C和1.5毫米 的鎂 - +離子集中。 λ的DNA為模板，以放大1910年BP（0.6494 × 10 -4厘米），2947 BP（1 × 10 -4厘米）和3970 BP（1.3498 × 10 -4厘米 ） 的片段。 PCR技術合成的鳥嘌呤（SQ1 = 1910豐富的序列 BP; SQ2 = 2947 BP; SQ3 = 3970 BP）用Nucleotrap PCR純化試劑盒純化。被描述一個過程來製造與金電極間距0.6，1.0和1.3微米（11）。總之，鍍金（30 nm）的光學鑷子暨微型激光器夾層Combi機系統使用玻璃晶片上製作微電極。黃金燒蝕應用紫外激光（λ- 337納米）的4納秒的脈衝持續時間20μJ和平均功率為0.66毫瓦的能量 。 食人魚解決方案[H 2 SO 4：H 2 O 2的 電極清洗： 3:1（V / V）]正如前面提到的（12）。 一個準備DNA樣本下降（0.2μL）（SQ1，SQ2和SQ3），超過其固定的物理分隔的電極吸管，以便建立元素間的接線。 孵育16小時內，然後用去離子蒸餾水徹底洗淨。最後，它是氮氣吹乾，四，桌面上的探測站的特點與惠普HP4155A半導體參數分析儀有一個內部電阻≥1013 W和10 FA決議所附signatone。正如前面提到的（12）λ- DNA的固定。問：生物基因，生物BASIC股份有限公司採購的所有化學品和酶的分子生物學級， 加拿大 ; USBIOLOGICAL ， 美國 ;西格瑪 愛秩序 ， 美國 和 PIERCE ， 美國 。所有的解決方案，在去離子（18MΩ）蒸餾水超純水（ELGA Purelab超系統） 。 在去離子水樣品製備，排除反離子效應的DNA導的作用。 鎂和其他生物無機離子，增加一條，作為他們的DNA和RNA（13）脫膠基地。 結果 IV測量：PCR擴增合成的富含鳥嘌呤（SQ1，SQ2和SQ3）和λDNA序列之間的微電極固定 。 電極之間的DNA量估計為〜1-4 × 10 -1 吳SQ1，SQ2和SQ3〜4.0 × 10 -2 吳為λ- DNA。在每一種情況下觀察各向同性的電氣特性。因此，DNA的結構被認為是在無定形狀態，即隨機分佈（14） 。為了確保觀察到的電導率是由於DNA，因為沒有任何污染，控制實驗 。 固定化DNA的電極分別孵育30分鐘，含DNase的我在一個解決方案。 這種酶專門切割雙鏈DNA。四脫氧核糖核酸酶治療電極的表徵顯示無電流 。 這確保電極之間的DNA的存在。 在另一個對照實驗中，電極微型激光器，而不是脫氧核糖核酸酶治療，結果再次是相同的。 樣的特點得到排除反離子效應的作用 。 這不是預期的暴跌傳導的結果，如果有一個反離子的影響（圖1D） 。最廣為接受的因素，可能有助於導電沿著DNA雙螺旋結構是由於移動反離子水薄膜。 雖然移動的反離子可能有助於在室溫下的電導率，氮乾燥的樣品進行電導率電導率測量和暴跌，增加其顯著作用長度規則之前。     圖1。 內在的λ- DNA的序列的IV特性 。 A -λ- DNA，B SQ1，C SQ2和D - SQ3。 圖1比較λ- DNA，SQ1，SQ2和SQ3的IV特性在-1到+1 V。 目前在測量正向和反向極性（N / R），各向同性的特點進行觀察。無論是在負向積極的方向和數據的精細結構，以及整體造型是反映周圍零偏壓相比，向下掃描電壓掃描 。 如圖1所示，平均每宗個案的測量和評估報告已在表1為SQ1，SQ2和SQ3 。 表1。IV 測量條件和結果為SQ1，SQ2和SQ3。 | SQ1
（1910 BP） | -1到+1 | 0.6微米 | N / R | 〜0.16 EV | 6.20 × 10 -5甲 | 1.61 × 10 4Ω | SQ2
（2947 BP） | -1到+1 | 1.0微米 | N / R | 〜0.22 EV | 3.23 x 10-8 一 | 3.09x 10 7Ω | SQ3
（3970 BP） | -1到+1 | 1.3微米 | N / R | 〜0.02 EV | 1.37 × 10 -10一 | 7.29 × 10 9Ω |
很低，在目前的PA範圍觀察λ- DNA（圖1A）。 SQ1和SQ2是pronouncedly非線性的帶隙，〜0.16〜0.22電子伏特，其中相當大的電流流過發生超越（圖1B和C ）。 分別為10μA和10 nA的電流範圍為SQ1和SQ2。 SQ3顯示幾乎相同的λ- DNA在10 PA範圍（圖1D）帶隙為0.02 eV和當前的情況下的行為。 電子耦合 電子耦合的能量是所有描述DNA的導電模型的重要成分。 目前，它是使用B3LYP/6-31G（D，P）的幾何單點計算，中性摹：使用半經驗的中間忽略微分重疊（印尼）哈密頓：C（T）的吳計算。 雙membered在第三個層面的芳香基團之間的距離（R）的鹼基對之間的距離，即是在對B - DNA的情況下保持不變的是3.38埃。 最終，電子耦合孔轉移的能量得到的HOMO的能量，和棧的鹼基對與印度哈密頓DFT/B3LYP優化幾何（15，16），HOMO - 1 。 在HYPERCHEM實施從AMBER力場的核酸酸使用模板創建的基地，並在B - DNA鹼基對的幾何。 糖-磷酸骨架被刪除，氫氣在標準鍵長增加。鹼基對的兩個鹼基對的平面之間的距離和角度保持3.38 Å，分別為36 0。 討論 非常低，目前pA的範圍為λ- DNA觀察。這可以歸結為低閾值電壓，作為當前的顯著值SQ1和SQ2在-1到+1 V電流範圍為10μA和10 nA的SQ1和SQ2，分別發生的。 觀察在第一瞬間，這可能是由於鳥嘌呤豐富的序列，序列鳥嘌呤豐富的地區選擇 。 另一方面SQ3已經表現出非常不同的範圍目前ie10 PA。 這個電流範圍是非常密切的觀察電流範圍為λ- DNA（Fig.1D）。即使，帶隙為SQ3 SQ1和SQ2（表1）相比，沒有觀察到相當大的電流。在三個λ- DNA的內在序列的百分比鳥嘌呤〜58％，在λ- DNA〜49％ 。 GC的百分比計算角度所採用的DNA序列的長度。 此前，有人建議（17）插入到否則GC：T橋實際上減少了電荷傳輸，它提供了明確的證據表明嚴格鳥嘌呤跳槽無法用語言形容遠距離的DNA介導的電荷傳輸效率 。 因此，它是序列的長度和基地之間進行單位確定的導電性比鳥嘌呤，而干預。 然而，鳥嘌呤基地勢在必行的作用不能被忽略。 有趣的是，請注意，目前的範圍已減少10 3 倍，連續序列的長度增加。 電導率（σ0）SQ1和SQ2評估與樂隊Δ= 0.16和Δ的差距= 0.22 eV的被發現是 2.4x10 5 7.7x10 2Ω-1 cm -1處 ，分別為。為了確定在相同的帶隙之間SQ1和SQ2比較電導率，電導率計算Δ= 0.16 EV為SQ2 。 據計算，σ0= 2.3x10 2Ω-1厘米-1。它不顯示任何計算電導率帶Δ= 0.22 eV的差距顯著性差異。最大阻抗最大（IMP）] SQ1，SQ2和SQ3 DNA片段提供的X10 4 倍， 分別 7 X10和X10 9。電導率為SQ3評估，因為它表明絕緣行為和10 9Ω 高抗 。 為了弄清SQ1，SQ2和SQ3序列中的電荷傳輸距離的頻率，他們的分析已完成 。 據觀察，開展單位（GC：企業管治）加強在 （答：T或T：）N [G：C（A：T）的吳基地：J]。此外，也有人發現“N”從1到10不等，不同的頻率在SQ1，SQ2和SQ3 。 N頻率<6相比，N頻率> 6。在“A”或“T”之間進行單位“G”的傾向，加強了增加連續長度的增加。 為了確定DNA的導電性干預基地的作用，電子耦合的能量單位之間進行干預基地（見表3）不同頻率的計算 。 這表明，電子耦合的能量與一個數的增加增加：對進行單位之間的T 。 電子耦合大幅降低最高N = 3 不遵守'N'暴跌進一步加大。 在兩個相鄰的導電引起電導率下降的單位弱耦合的結果。 研究和討論有關負責運營商和鹼基的電子耦合的效果可能不足以得出確切的結論，有關負責傳輸距離，但服務的目的，進行單位之間的干預基地，使電子耦合能量的顯著變化，這是一個必要的的成分電荷轉移。 表2 計算單位進行干預鹼基（A）（G）的耦合能量。 | GAG | -8.539 | -8.488 | 0.051 | G（A）2個G | -8.564 | -8.465 | 0.099 | G（A）3個G | -8.572 | -8.455 | 0.117 | G（A）4個G | -8.575 | -8.450 | 0.125 | G（A）5個G | -8.576 | -8.448 | 0.128 | G（A）6克 | -8.576 | -8.447 | 0.128 | G（A）7克 | -8.576 | -8.444 | 0.132 | G（A）8 G | -8.576 | -8.443 | 0.133 | G（A）9克 | -8.576 | -8.442 | 0.134 | G（A）10政 | -4.938 | -4.804 | 0.134 |
另據報導，越來越多的（A：T）N（N> 4）不塊負責移動，而是一個：作 為一個電荷載體（18）T的行為。表3還顯示，在“N”從1-3的電子耦合能量的增加急劇增加，在n = 4個這樣的趨勢減弱。 這個結果可以Saito等的研究進一步證實。 （1998年），誰計算的電離能為G：C為7.34 eV的，為TAGAT為6.73 eV的，TTGTT是6.96 EV（19） 。這清楚地表明，相鄰基地，促進穩定，從而減少TAGAT和TTGTT IP 。 此帳戶的平均插入序列長途傳導所必需的。 然而，它是沒有必要的，每一個可能的序列差異會導致相同的模式導電的。 結論 在本案中，電導率發現內在鳥嘌呤豐富的λ- DNA序列的長度依賴。從序列的評價和兩個進行單位之間的電子耦合的能量計算，推測，導電性研究的序列干預基地的頻率修改。 干預基地間進行單位數不固定或固定的 。 干預基地的變異被發現與DNA序列長度的增加增加。 DNA的導電性不完全是由鳥嘌呤基地，但也“AT”基地補充 。 平均插入序列長途電荷轉移是必要的 。 這些結果可能為鳥嘌呤豐富的序列具有不同干預基地的電氣行為的見解 。 在修改的DNA納米線的導電性，這也可能是有用。 鳴謝 這項工作是支持生物技術部（DBT）和科學與技術（DST）系。作者來自印度海得拉巴GETECH感謝博士普拉卡什，微電極陣列製造 。 我們也感謝先生AK舒克拉和阿米特夏爾馬博士為他們提供寶貴的指導和建議。我們的作者之一（RAM Ajore）感謝科學和工業研究理事會（CSIR）的， 新德里 提供獎學金 |