I Ricercatori Mettono A Punto i Metodi Per Misurare Esattamente la Lunghezza “di Nanopores„

Published on April 27, 2010 at 8:20 PM

Facendo Uso di un paio delle tecniche instabili compreso una versione del molecolare-disgaggio di pesca sul ghiaccio, un gruppo dei ricercatori che lavorano al National Institute of Standards and Technology (NIST) ha messo a punto i metodi per misurare esattamente la lunghezza “dei nanopores,„ i canali minuscoli trovati in membrane cellulari. “Le rigatrici molecolari„ che descrivono in un paper* recente potrebbero servire da modo calibrare su misura nanopores-di cui i diametri sono in media quasi 10.000 volte più piccoli di quello di un essere umano capelli-per varie applicazioni quale l'analisi rapida del DNA.

Gli Studi al NIST ed altri centri di ricerca hanno indicato che un singolo poro del nanometro-disgaggio in una membrana sottile può essere usato come “laboratorio miniatura dell'analisi„ per individuare e caratterizzare le diverse molecole biologiche quali DNA o le tossine mentre attraversano o bloccano il passaggio. Un Tal sistema ha potuto potenzialmente adattarsi su una singola unità del microchip, per un'ampia varietà di applicazioni. Tuttavia, rendere il mini-laboratorio pratico richiede una definizione accurata delle dimensioni e delle funzionalità strutturali del nanopore.

Grafico descrivendo come il metodo “della pesca sul ghiaccio„ determina la distanza attraverso un nanopore della membrana. Entrambi I fili del DNA di manifestazione di immagini delle lunghezze conosciute completate da un polimero ricoprono (sfera arancio) l'azionamento attraverso il nanopore. Se il filo del DNA è abbastanza lungamente a completamente trasversale il canale (ha andato), “aggancerà„ un polimero di circolazione (sfera verde) dall'altro lato della membrana e definirà la lunghezza dei nanopore. Se non abbastanza a lungo, la sonda del DNA rimbalzerà dal poro (destra). Credito: J. Robertson, NIST

Nei nuovi esperimenti, i ricercatori dal NIST e l'Università del Maryland in primo luogo hanno costruito una lamiera sottile di doppio strato della membrana-un del lipido molecola-simile a quella trovata in celle animali. “Hanno perforato„ un poro in con una proteina ** destinata specificamente per penetrare le membrane cellulari. Quando la tensione è applicata attraverso la parete della membrana, le molecole fatte pagare quale DNA unico incagliato sono forzate nel nanopore. Poichè la molecola si trasforma il canale, il flusso corrente ionico è diminuito per un certo tempo che è proporzionale alla dimensione della catena, permettendo che la sua lunghezza sia derivata facilmente.

Se una catena è abbastanza lungamente di raggiungere la parte più stretta del nanopore-noto poichè la forza del punto- di pizzico del campo elettrico dietro spingerà la molecola sopra con il resto del canale. Sfruttando questa caratteristica, il gruppo di NIST/Maryland ha messo a punto un metodo della sonda del DNA per misurare le distanze dalle aperture da ogni lato della membrana al punto a composizione costante ed a sua volta, l'intera lunghezza del nanopore aggiungendo le due misure insieme. Le sonde consistono dei fili del DNA delle lunghezze conosciute completate su un'estremità da una sfera del polimero. La sfera impedisce la sonda completamente muoversi attraverso il nanopore mentre lascia al DNA ciondolare a catena da liberamente da avanzare nel canale. Se la catena raggiunge il punto a composizione costante, la forza che guiderebbe normalmente una catena libera del DNA dopo la giunzione invece giudica la sonda sul posto (dalla sfera del polimero “la chiude„ a chiave all'altra estremità) e definisce la distanza al punto a composizione costante. Se la catena è più breve della distanza al punto a composizione costante, sarà rimbalzata dal nanopore, dicente a ricercatori che di una catena lungo lunghezza è necessaria misurare la distanza alla differenza.

I ricercatori di NIST/Maryland egualmente hanno elaborato i secondi mezzi di misurazione della lunghezza del nanopore per confermare i risultati “del metodo della singola lecca-lecca„. In questo sistema, le molecole del polimero sono permesse circolare liberamente nella soluzione trovata dal lato interno della membrana. le sonde Polimero-Ricoperte del DNA delle lunghezze differenti sono forzate uno alla volta nel nanopore dal lato opposto. Se l'estremità della catena di una sonda è abbastanza lungamente a completamente trasversale il canale, otterrà una molecola libera del polimero in soluzione. Ciò definisce la lunghezza del canale.

Ulteriormente, questo metodo “della pesca sul ghiaccio„ fornisce la comprensione nella struttura del nanopore. Come i venti della catena del DNA il suo modo da parte a parte, cambiamenti nella tensione elettrica corrisponde a deformare del canale. Questi informazioni possono essere usate efficacemente per mappare il passaggio.

* S.E. Henrickson, E.A. DiMarzio, Q. Wang, V.M. Stanford e J.J. Kasianowicz. Il nanometro-disgaggio singolo di Sondaggio si immerge in con le rigatrici molecolari polimeriche. Il Giornale di Fisica Chimica 132, 135101 (pubblicati il 2 aprile 2010 online).

** Alfa-Emolisina, prodotta dai batteri di Staphylococcus aureus

Last Update: 12. January 2012 22:46

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