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Los Investigadores Desarrollan Métodos Para Medir Exactamente Longitud de “Nanopores”

Published on April 27, 2010 at 8:20 PM

Usando un par de técnicas exóticas incluyendo una versión de la molecular-escala de la pesca del hielo, las personas de los investigadores que trabajaban en el National Institute of Standards and Technology (NIST) han desarrollado métodos para medir exactamente la longitud de “nanopores,” los canales minúsculos encontrados en membranas celulares. Las “reglas moleculares” que describen en un paper* reciente podrían servir como manera de calibrar específico nanopores-cuyos diámetros por término medio son casi 10.000 veces más pequeños que el de un ser humano pelo-para una variedad de aplicaciones tales como análisis rápido de la DNA.

Los Estudios en el NIST y otras instituciones de investigación han mostrado que un único poro de la nanómetro-escala en una membrana fina se puede utilizar como “laboratorio miniatura del análisis” para detectar y para caracterizar las moléculas biológicas individuales tales como DNA o toxinas mientras que pasan a través o ciegan el pasaje. Tal sistema podía potencialmente ajustar en un único dispositivo del microchip, para una amplia variedad de aplicaciones. Sin Embargo, la fabricación del mini-laboratorio práctico requiere una definición exacta de las dimensiones y de las características estructurales del nanopore.

Gráfico representando cómo “el método de la pesca del hielo” determina la distancia a través de un nanopore de la membrana. Ambas imágenes muestran los hilos de la DNA de las longitudes sabidas rematadas por un casquillo del polímero (esfera anaranjada) que es impulsado a través del nanopore. Si el hilo de la DNA es de largo bastante a totalmente transversal el canal (se fue), “enganchará” un polímero de circulación (esfera verde) en la otra cara de la membrana y definirá la longitud de los nanopore. Si no bastante tiempo, la antena de la DNA rebotará del poro (derecho). Haber: J. Robertson, NIST

En nuevos experimentos, los investigadores del NIST y la Universidad de Maryland primero construyeron una hoja del bilayer de la membrana-uno del lípido molécula-similar a ésa encontrada en las células animales. “Perforaron” un poro en él con una proteína ** diseñada específicamente para penetrar las membranas celulares. Cuando el voltaje es aplicado a través de la pared de la membrana, las moléculas cargadas tales como DNA de una sola fila son forzadas en el nanopore. Mientras Que la molécula pasa en el canal, el flujo actual iónico se reduce por una época que sea proporcional a la talla del encadenamiento, permitiendo que su longitud sea derivada fácilmente.

Si un encadenamiento es de largo bastante alcanzar la parte más estrecha de nanopore-sabido pues la fuerza de la punta- del pellizco del campo eléctrico detrás de ella activará la molécula conectado con el descanso del canal. Explotando esta característica, las personas de NIST/Maryland desarrollaron un método de la antena de la DNA para medir las distancias de las aperturas en cada cara de la membrana a la punta de pellizco, y a su vez, la toda la longitud del nanopore agregando las dos mediciones juntas. Las antenas consisten en los hilos de la DNA de las longitudes sabidas rematadas en un extremo por una esfera del polímero. La esfera evita que la antena se mueva totalmente a través del nanopore mientras que deja a la DNA colgar de cadena desde ella libremente a extender en el canal. Si el encadenamiento alcanza la punta de pellizco, la fuerza que impulsaría normalmente un encadenamiento libre de la DNA más allá de la unión en lugar de otro lleva a cabo la antena en el lugar (desde la esfera del polímero “la bloquea” en el otro extremo) y define la distancia a la punta de pellizco. Si el encadenamiento es más corto que la distancia a la punta de pellizco, será rebotado del nanopore, informando a investigadores que un encadenamiento de la longitud más larga es necesario medir la distancia a la separación.

Los investigadores de NIST/Maryland también desarrollaron los segundos medios de medir la longitud del nanopore para confirmar los resultados del método de la “única piruleta”. En este sistema, las moléculas del polímero se permiten circular libremente en la solución encontrada en la cara interna de la membrana. las antenas Polímero-Capsuladas de la DNA de diversas longitudes se fuerzan uno a la vez en el nanopore de la cara opuesta. Si el extremo del encadenamiento de una antena es de largo bastante a totalmente transversal el canal, asirá el asimiento de una molécula libre del polímero en la solución. Esto define la longitud del canal.

Además, este “método de la pesca del hielo” proporciona a discernimiento en la estructura del nanopore. Pues el encadenamiento de la DNA arrolla su manera a través, los cambios en voltaje eléctrico corresponden a la desformación del canal. Esta información se puede utilizar para correlacionar efectivo el pasadizo.

* S.E. Henrickson, E.A. DiMarzio, Q. Wang, V.M. Stanford y J.J. Kasianowicz. La única nanómetro-escala de Sondeo pores con las reglas moleculares poliméricas. El Gorrón de la Física Química 132, 135101 (publicados el 2 de abril de 2010 en línea).

** Alfa-Hemolisina, producida por las bacterias del Estafilococo Áureo

Last Update: 12. January 2012 22:20

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