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Posted in | Bionanotechnology

El Biofísico Lindsay Introduce Técnica del Bajo Costo Para Leer la Secuencia de la DNA

Published on November 15, 2010 at 1:20 AM

El torcerse, formulario escalariforme del plan de suelo arquitectónico de la molécula- de la DNA de vida-contiene un universo de la información crítico a la salud humana.

El esfuerzo Enorme se ha invertido en descifrar el código genético, incluyendo, lo más famoso posible, el Proyecto del Genoma Humano. Sin Embargo, el proceso de leer un poco de nucleótido “cartas” del three-billion para revelar el genoma completo de un individuo sigue siendo una empresa costosa y compleja.

Estuardo Lindsay es un biofísico en el Instituto de Biodesign en la Universidad de Estado de Arizona.

Ahora el biofísico Estuardo Lindsay, del Instituto de Biodesign en la Universidad de Estado de Arizona, ha demostrado una técnica que puede llevar a la lectura del costo rápido, bajo de genomas enteros, con el reconocimiento de las bases químicas básicas del nucleótido de las unidades- que componen el doble hélice de la DNA. Una técnica asequible para la secuencia de la DNA sería un enorme avance para el remedio, permitiendo la investigación genomic clínica rutinaria para los propósitos diagnósticos; el diseño de una nueva generación de productos farmacéuticos del aduana-ajuste; e incluso el ocuparse vanamente genomic para aumentar resistencia celular a la infección viral o bacteriana.

Lindsay es una Silla Presidencial del Profesor y de Carson de los Regentes de ASU de la Física y de la Química así como director del Centro del Instituto de Biodesign para la Única Biofísica de la Molécula. La investigación de Su grupo aparece en la aplicación actual la Nanotecnología de la Naturaleza del gorrón.

La técnica de Lindsay para leer el código de la DNA confía en una propiedad fundamental de la materia conocida como quantum que hace un túnel, que operatorio en la escala subatómica. Según teoría cuántica, las partículas elementales como electrones pueden hacer algunas cosas muy extrañas y medidor-intuitivas, a despecho de leyes de la física clásicas. Tales subatómicos, entidades del quantum poseen una partícula y una naturaleza ondulada. La Parte de la consecuencia de esto es que un electrón tiene cierta probabilidad de la mudanza a partir de una cara de una barrera a la otra, sin importar la altura o el ancho de tal barrera.

Notable, un electrón puede lograr esta hazaña, incluso cuando la energía potencial de la barrera excede la energía cinética de la partícula. Tal comportamiento se conoce como quantum que hace un túnel, y el flujo de electrones es una corriente el hacer un túnel. El Hacer Un Túnel se linda a las pequeñas distancias-tan pequeñas que una unión del túnel debe poder leer una DNA baja (hay cuatro de ellas en el código gentic, A, T, C y G) al mismo tiempo sin interferencia de bases que flanquean. Pero la misma sensibilidad a la distancia significa que las moléculas de agua de las vibraciones de la DNA, o de la intervención, arruinan la señal el hacer un túnel. El grupo de Lindsay ha desarrollado Tan las “moléculas del reconocimiento” que “asimiento del gancho agarrador” de cada base a su vez, embragando la base contra los electrodos que leído la señal. Llaman este nuevo método el “hacer un túnel del reconocimiento.”

El papel actual en Nanotecnología de la Naturaleza muestra que las únicas bases dentro de un encadenamiento de la DNA se pueden leer de hecho con hacer un túnel, sin interferencia de bases vecinas. Cada base genera una señal electrónica distinta, los picos actuales de una talla determinada y una frecuencia que sirvan determinar cada base. Asombrosamente, la técnica incluso reconoce un pequeño cambio químico que la naturaleza utilice a veces para ajustar la expresión de genes, el supuesto código “epigenético”. Mientras Que el código genético de un individuo está lo mismo en cada célula, el código epigenético es tejido y la célula específica y a diferencia del genoma sí mismo, el epigenome puede responder a los cambios ambientales durante la vida de un individuo.

Para leer longitudes más largas de DNA, el grupo de Lindsay está trabajando para acoplar la lectura el hacer un túnel a un agujero minúsculo del nanopore-a través del cual se arrastre la DNA, una base al mismo tiempo, por un campo eléctrico. El papel en Nanotecnología de la Naturaleza tiene algo decir sobre este problema también. “Se ha creído siempre que el problema con el paso de la DNA a través de un nanopore es que vuela con tan rápidamente que no hay tiempo para leer la serie” Lindsay dice. Asombrosamente, las señales el hacer un túnel señaladas en el papel de la Nanotecnología de Nanture duran por un tiempo-casi largo que un segundo por base leyó.

Para probar este resultado, Lindsay combinó con un colega, Roberto ROS, para medir cómo uno tiene que tirar difícilmente para romper el complejo de una base de la DNA más las moléculas del reconocimiento. Hicieron esto con un microscopio atómico de la fuerza. “Estas mediciones confirmaron el curso de la vida largo del complejo, y también mostraron que el tiempo de la lectura se podría acelerar a voluntad por la aplicación de una pequeña fuerza de tracción adicional” dice el ROS. “El escenario se fija Así para combinar hacer un túnel lee con un dispositivo que pase la DNA a través de un nanopore” diga a Lindsay.

Ordenando con el reconocimiento que hacía un túnel, si acertado probada para la lectura entera del genoma, podía representar ahorros sustanciales en costo y esperanzadamente, a tiempo también. Los métodos Existentes de DNA que ordenan típicamente confían en cortar la molécula completa en los millares de dígitos binarios componentes, cortando con tijeras aparte la escalera de bases complementarias y leyendo estos fragmentos. Más Adelante, los pedazos se deben volver a montar meticuloso, con el socorro del poder de computación masivo. La “lectura Directa del código epigenético lleva a cabo el clave a entender porqué las células en diversos tejidos son diferentes, a pesar de tener el mismo genoma” Lindsay agrega, una referencia a la nueva capacidad de leer modificaciones epigenéticas con hacer un túnel.

Lindsay esfuerzo mucho trabajo queda hacer antes de que la aplicación de la secuencia por el reconocimiento pueda convertirse en una realidad clínica. “Ahora, podemos leer solamente dos o tres bases como las desviaciones de la antena el hacer un túnel sobre ellas, y algunas bases se determinan más exactamente que otros,” él dice. Sin Embargo, el grupo prevee que esto mejore mientras que las futuras generaciones de moléculas del reconocimiento se sintetizan.

“La física básica ahora es” Lindsay demostrado dice, agregándolo “quizás pronto será posible incorporar estos principios en los chips de ordenador producidos en serie.” El día del “genoma en una computadora portátil” pudo venir pensó más pronto que previamente posible.

Fuente: http://www.asu.edu/

Last Update: 11. January 2012 19:49

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