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Posted in | Bionanotechnology

Biophysicist リンジーは DNA の配列を読むために低価格の技術をもたらします

Published on November 15, 2010 at 1:20 AM

ねじれることは、 DNA の分子の建築平面図の梯子そっくりの形式の人間の健康に重大な情報の宇宙を人生の含んでいます。

巨大な努力は遺伝コードの、最も有名にを含んで解読に、ヒトゲノムプロジェクト投資されました。 それにもかかわらず、個人の完全なゲノムを明らかにするために three-billion のヌクレオチド 「文字」を読むプロセスは高価で、複雑なプロジェクトに残ります。

スチュワートリンジーはアリゾナ州立大学に Biodesign の協会に biophysicist です。

ここでアリゾナ州立大学の Biodesign の協会の biophysicist スチュワートリンジーは、 DNA に二重螺旋を構成する基本的な化学単位のヌクレオチドベースの認識によって、全ゲノムの急速な、低価格の読むことの原因となるかもしれない技術を示しました。 DNA の配列のための現実的な技術は薬のための途方もない前進で、診断目的で定期的な臨床 genomic 選別を許可します; 習慣適合の医薬品の新しい世代のデザイン; そしてウイルスか細菌感染への細胞抵抗を高める genomic 修善。

リンジーは物理学および化学の ASU の理事の教授およびカーソンの大統領椅子、また単一の分子の生物物理学のための Biodesign の協会の中心のディレクターです。 彼のグループの研究はジャーナル性質のナノテクノロジーの最新号で現われます。

DNA コードを読むためのリンジーの技術はトンネルを掘る亜原子のスケールで動作する量として知られている問題の基本的な特性に頼ります。 量子力学に従って、電子のような素粒子は古典的な物理学の法則を無視してある非常に奇妙な、直感に反する事を、することができます。 そのような亜原子はの量のエンティティ粒子および波状の性質を両方所有しています。 これの結果の一部分は、電子に障壁の 1 つの側面から他へ移ることの確率があることですそのような障壁の高さか幅に関係なく。

非常に、電子は障壁の位置エネルギーが粒子の運動エネルギーを超過する時でさえこの業績を達成できます。 そのような動作はトンネルを掘る量として知られ電子の流れはトンネルを掘る流れです。 トンネルを掘ることは小さいトンネルの接続点が基礎 1 DNA を読めるべきである小さい間隔そうに制限されます (gentic コードのそれらの一度に 4 つ、 A、 T、並ぶベースからの干渉のない C が G) あり。 しかし間隔への同じ感度は DNA の振動、または介入の水分子が、トンネルを掘るシグナルを台無しにすることを意味します。 従ってリンジーのグループは 「認識分子」をこと読まれるシグナル電極に対してベースをつかむ各ベースの 「グラブ把握」の次々と開発しました。 彼らは呼出しますこの新しいトンネルを掘方法 「認識トンネルを掘ることを」。の

性質のナノテクノロジーの現在のペーパーは DNA の鎖の中の単一ベースがトンネルを掘ることと全く読むことができることを示します近隣ベースからの干渉なしで。 各ベースは各ベースを識別するのに役立つ特定のサイズの個別の電気信号、現在のスパイクをおよび頻度を生成します。 意外にも、技術は遺伝子の表現を最適化するのに性質が時々使用する小さい化学変化いわゆる 「後成の」コードを認識します。 個人の遺伝コードがあらゆるセルが同じの間、後成コードはティッシュであり、特定そしてゲノム自体とは違ってセルは個人の生命の間に環境の変更に epigenome 答えることができます。

DNA のより長い長さを読むためには、リンジーのグループは電界によって DNA が引張られる nanopore-a の小さい穴にトンネルを掘る読み出しを、一度に 1 つのベース、つなぐために働いています。 性質のナノテクノロジーのペーパーにこの問題について言うことをも何かがあります。 「ずっと nanopore を通して DNA を渡すことを用いる問題がシーケンス」リンジーを読む時間が言うないほどすぐにによって飛ぶことであると常に考えられています。 意外にも、 Nanture のナノテクノロジーのペーパー秒で報告されるトンネルを掘るシグナルは長いタイムほぼのために読まれるベースごとの持続します。

この結果をテストするためには、リンジーは同僚、ロバート Ros と、懸命に認識の分子と DNA ベースの複合体を壊すために 1 つがどのように引っ張らなければならないか測定するために団結しました。 それらは原子力の顕微鏡とのこれをしました。 「これらの測定複合体の長い寿命を確認し、また読書時間が小さい追加引き力のアプリケーションによって言う Ros を自由に」は高速化できることを示しました。 「こうして段階は nanopore を通して DNA を」言うリンジーを渡す装置によってトンネルを掘ることを結合するために読みますセットされます。

、全ゲノムの読書のための証明された成功したトンネルを掘るによって配列して、認識また時間の費用の相当な節約をうまく行けば、表し。 普通配列する DNA の既存の方法は補足ベースの梯子を離れて切り取、これらのフラグメントを読むたくさんの構成ビットに完全な分子の切断に頼ります。 後で、部分は大きいコンピューティング電力の援助と細かいところまで、再構成されなければなりません。 「後成コードの直接読み出し異なったティッシュのセルが異なっている同じゲノム」を持っていることにもかかわらずなぜか理解することに鍵をリンジー追加します、トンネルを掘ることの後成の修正を読む新しい機能への参照握ります。

リンジーは認識によって配列のアプリケーションが臨床現実になることができる前に多くの作業にされることを残ります重点を置きます。 「今、私達はそれら上のトンネルを掘るプローブのドリフトとしてしか 2 つか 3 つのベースを読んでもいくなく他」とよりあるベースはより正確に識別されます彼は言います。 ただし、グループは認識の分子の次世代が総合されると同時に改良するとこれが期待します。

「今では基本的な物理学示された」はリンジー言いまで、追加します 「多分それをやがてです大量生産されたコンピュータ・チップにこれらの主義を組み込んで可能」。 「ラップトップのゲノム」の日はすぐにより前に考えました可能来るかもしれません。

ソース: http://www.asu.edu/

Last Update: 11. January 2012 19:37

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