DNA απεικόνισης με υψηλή ακρίβεια χρησιμοποιώντας EasyScan 2 FlexAFM από Nanosurf

:: AZoNanotechnology άρθρο

Θέματα που καλύπτονται

Φόντο
Εισαγωγή
Η ανακάλυψη του DNA
Η επίλυση της δομής του DNA
Τα όργανα που χρησιμοποιούνται
Απεικόνιση του DNA

Φόντο

Nanosurf είναι ο κορυφαίος πάροχος της εύκολης στη χρήση ατομικών μικροσκοπίων δύναμης (AFM) και σάρωσης tunneling μικροσκόπια (ΕΕΜ). Τα προϊόντα και οι υπηρεσίες μας εμπιστεύονται οι επαγγελματίες σε όλο τον κόσμο για να βοηθήσει τη μέτρησή τους, αναλύουν και παρουσιάζουν τις πληροφορίες 3D επιφάνεια. Μικροσκόπια μας διαπρέπουν μέσα από συμπαγή και κομψό σχεδιασμό τους, τον εύκολο χειρισμό τους, και την απόλυτη αξιοπιστία τους.

Εισαγωγή

Πολύ πριν από την ανακάλυψη του δεσοξυριβονουκλεϊκό οξύ (DNA), η ανθρωπότητα παρατήρησε ότι ορισμένα ανθρώπινα χαρακτηριστικά που περνά από τους γονείς στους απογόνους τους. Για πολύ καιρό η έννοια αυτή χρησιμοποιήθηκε για την αναπαραγωγή των ζώων ή την καλλιέργεια φυτών με ιδιαίτερα χαρακτηριστικά. Η επιστήμη πίσω από κληρονομικές διαδικασίες, ωστόσο, θα παραμείνει άγνωστο για αρκετό καιρό.

Το 1865, Γκρέγκορ Μέντελ ανακάλυψε ότι τα κληρονομικά χαρακτηριστικά ακολουθούν ορισμένους κανόνες. Έργου του Μέντελ είχε αγνοηθεί σε μεγάλο βαθμό έως ότου ανακαλύφθηκε πάλι στις αρχές του 20ου αιώνα από τον Hugo de Vries και Carl Correns. Αυτή η εκ νέου ανακάλυψη του έργου του Μέντελ έθεσε τα θεμέλια για τη σύγχρονη γενετική και η έννοια των γονιδίων ως δομικά στοιχεία των κληρονομικών πληροφοριών.

Η ανακάλυψη του DNA

DNA που βρέθηκε να είναι το υλικό που ο γενετικός κώδικας γράφτηκε in. Παρά το γεγονός ότι η σύνθεσή του αναλύθηκε από νωρίς, την ακριβή οργάνωση και 3-τρισδιάστατη δομή του DNA ήταν ένα ιδιαίτερα συζητημένο θέμα. Δεν ήταν μέχρι το 1953, όταν ο James Watson και Francis Crick διατυπωθεί διπλής έλικας το μοντέλο τους, ότι η πραγματική δομή του DNA και το μυστήριο του γενετικού κώδικα λύθηκε. Το DNA είναι μια αλυσίδα πολυμερές που αποθηκεύει κληρονομικές πληροφορίες, και αποτελείται από δύο σκέλη της επαναλαμβανόμενα στοιχεία (νουκλεοτίδια) που είναι διπλωμένο σε μια διπλή έλικα. Ο γενετικός κώδικας είναι ενσωματωμένο στην ακολουθία των μικρών ομάδων από τρία νουκλεοτίδια. Ανάλογα με τον οργανισμό, τα μόρια του DNA περιέχουν έως και εκατοντάδες εκατομμύρια νουκλεοτίδια, και μπορεί συνεπώς να είναι οπουδήποτε μεταξύ μερικών μικρομέτρων (βακτήρια) και μέτρα (θηλαστικά) στο μήκος.

Η επίλυση της δομής του DNA

X-ray δεδομένα περίθλασης της Rosalind Franklin έχει διαδραματίσει σημαντικό ρόλο στην επίλυση της δομής του DNA, και η τεχνική αυτή εξακολουθεί να είναι σημαντική ακόμη και σήμερα, όπου κρυσταλλογραφία και ηλεκτρονική μικροσκοπία είναι τα κύρια εργαλεία που χρησιμοποιούνται για το DNA της εικόνας σε υψηλή ανάλυση. Πρόσφατα, ωστόσο, τεχνικές σάρωσης του καθετήρα έχει αποκτήσει μεγαλύτερη σημασία λόγω της υψηλής τους σήματος προς θόρυβο, την απουσία ανάγκης να αποκρυσταλλωθεί το DNA πριν από την απεικόνιση, και η δυνατότητα για τη μελέτη πρωτεϊνών-DNA αλληλεπιδράσεις και τις διεργασίες που συμβαίνουν.

Τα όργανα που χρησιμοποιούνται

Όλες οι μετρήσεις έγιναν με Nanosurf easyScan 2 FlexAFM (100 εύρους σάρωσης μm) που λειτουργούν στη Δυναμική λειτουργία στον αέρα

Απεικόνιση του DNA

Μικροσκοπία Ατομικών Δυνάμεων (AFM) χρησιμοποιείται με το DNA της εικόνας με υψηλή ακρίβεια και υπό φυσιολογικές συνθήκες. Για να είναι imaged από την AFM, τα δείγματα πρέπει να ακινητοποιηθεί σε μια επίπεδη επιφάνεια. Η αρνητικά φορτισμένη ραχοκοκαλιά του DNA μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ακινητοποίηση σε χρεώνονται υποστρώματα μέσω ηλεκτροστατικών αλληλεπιδράσεων. Φρέσκο ​​σχισμένα μοσχοβίτη μαρμαρυγία χρησιμοποιείται συχνά για το σκοπό αυτό. Δισθενή κατιόντα μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως γέφυρα για να ακινητοποιήσει φορτισμένα μόρια του DNA σε επιφάνειες μαρμαρυγία. Τα κατιόντα που χρησιμοποιείται πρέπει να είναι διαλυτό στο νερό και συνδέονται στενά τόσο τη ραχοκοκαλιά του DNA και να το μαρμαρυγία. Νικέλιο (Ni ^{2 +)} και μαγνήσιο (Mg ^{2 +)} έχουν αυτά τα χαρακτηριστικά και γι 'αυτό συχνά χρησιμοποιούνται. Μετά το DNA και τα κατιόντα έχουν απορροφώνται από τη μίκα, η επιφάνεια πλένεται, ξηραίνονται με αέρα, και αμέσως είδωλό.

Σχήμα 1. Γραμμικοποιημένες πλασμιδιακού DNA (pGem7zf + από Promega) απορροφώνται από μοσχοβίτη μαρμαρυγία. Εικόνα σάρωση περιοχή αντιστοιχεί σε 2 μm × 2 μm.