De Onderzoekers Ontwikkelen Methodes om Lengte van „Nanopores“ Nauwkeurig Te Meten

Published on April 27, 2010 at 8:20 PM

Gebruikend een paar exotische technieken met inbegrip van een moleculair-schaalversie van ijs dat vist, hebben een team van onderzoekers die bij het Nationale Instituut van Normen werken en de Technologie (NIST) methodes ontwikkeld om de lengte van „nanopores nauwkeurig te meten,“ de minuscuul kanalen die in celmembranen worden gevonden. De „moleculaire heersers“ zij in een recente paper* beschrijven konden als manier dienen om op maat gemaakt te kalibreren de nanopores-waarvan diameters gemiddeld bijna 10.000 keer kleiner zijn dan dat van een mens haar-voor een verscheidenheid van toepassingen zoals de snelle analyse van DNA.

De Studies bij NIST en andere onderzoekinstellingen hebben aangetoond dat één enkele nanometer-schaal porie in een dun membraan als „miniatuuranalyselaboratorium“ kan worden gebruikt om individuele biologische molecules zoals DNA of toxine te ontdekken en te kenmerken aangezien zij door overgaan of de passage blokkeren. Zulk een systeem kon potentieel op één enkel microchipapparaat, voor een grote verscheidenheid van toepassingen passen. Nochtans, vereist het maken van het mini-laboratorium praktisch een nauwkeurige definitie van de afmetingen en de structurele eigenschappen van nanopore.

Grafisch afschilderend hoe de „ijs visserij“ methode de afstand over een membraan nanopore bepaalt. Beide beelden tonen de bundels van DNA van bekende lengten die door een polymeer GLB dat (oranje gebied) worden bedekt door nanopore wordt gedreven. Als de bundel van DNA lang genoeg aan volledig transversaal het kanaal (links) is, zal het een doorgevend polymeer (groen gebied) op de overkant van het membraan „vasthaken“ en zal de lengte van nanopore bepalen. Als niet lang genoeg, de sonde van DNA uit de (juiste) porie zal stuiteren. Krediet: J. Robertson, NIST

In nieuwe experimenten, bouwden de onderzoekers van NIST en de Universiteit van Maryland eerst een membraan-bilayer blad van lipide molecule-gelijkaardig aan dat gevonden in dierlijke cellen. Zij „boorden“ een porie daarin met een eiwit** die specifiek wordt ontworpen om celmembranen te doordringen. Wanneer het voltage over de membraanmuur wordt toegepast, laadde de molecules zoals single-stranded DNA in nanopore worden gedwongen. Aangezien de molecule in het kanaal overgaat, wordt de Ionische huidige stroom verminderd voor een tijd die aan de grootte die van de ketting evenredig is, zijn lengte toelaat om gemakkelijk worden afgeleid.

Als een ketting lang genoeg is om het smalste deel van nanopore-gekend als snuifje te bereiken zal de punt-kracht van het elektrogebied achter het de molecule op door de rest van het kanaal duwen. Exploiterend dit kenmerk, ontwikkelde het team NIST/Maryland een de sondemethode van DNA om de afstanden van de openingen aan elke kant van het membraan aan het snuifjepunt te meten, en beurtelings, de volledige lengte van nanopore door de twee metingen samen toe te voegen. De sondes bestaan uit de bundels van DNA van bekende lengten die op één eind door een polymeergebied worden bedekt. Het gebied verhindert de sonde volledig door nanopore zich te bewegen terwijl het verlaten van de ketting van DNA bengelend van het vrij om zich in het kanaal uit te breiden. Als de ketting het snuifjepunt bereikt, de kracht die normaal een vrije ketting van DNA voorbij de verbinding in plaats daarvan zou drijven houdt op zijn plaats de sonde (aangezien het polymeergebied het aan de andere kant) „sluit“ en bepaalt de afstand aan het snuifjepunt. Als de ketting korter is dan de afstand aan het snuifjepunt, zal het uit nanopore worden gestuiterd, vertellend onderzoekers dat een lang-lengteketen nodig is om de afstand aan het hiaat te meten.

De onderzoekers NIST/Maryland ontwikkelden ook een tweede middel om de lengte van nanopore te meten om de resultaten van de „enige lolly“ methode te bevestigen. In dit systeem, worden de polymeermolecules toegestaan om vrij in de oplossing door te geven die aan de binnenkant van het membraan wordt gevonden. De polymeer-Afgedekte sondes van DNA van verschillende lengten zijn gedwongen één in een tijd in nanopore van de overkant. Als het eind van de keten van een sonde lang genoeg aan volledig transversaal het kanaal is, zal het greep van een vrije polymeermolecule in oplossing grijpen. Dit bepaalt de lengte van het kanaal.

Bovendien, verstrekt deze „ijs visserij“ methode inzicht in de structuur van nanopore. Aangezien de ketting van DNA zijn manier door windt, verandert in elektrovoltage beantwoorden aan het van vorm veranderen van het kanaal. Deze informatie kan worden gebruikt om de gang effectief in kaart te brengen.

* S.E. Henrickson, E.A. DiMarzio, Q. Wang, V.M. Stanford en J.J. Kasianowicz. Het Sonderen van enige nanometer-schaal poriën met polymere moleculaire heersers. Het Dagboek van Chemische Fysica 132, gepubliceerde 135101 (online April 2, 2010).

Alpha--Hemolysin **, die door de Stafylokok wordt geproduceerd - goudhoudende bacteriën

Last Update: 12. January 2012 22:39

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit