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Posted in | Bionanotechnology

Biophysicist 린지는 DNA 배열을 읽기 위해 저렴한 비용으로 기술을 소개합니다

Published on November 15, 2010 at 1:20 AM

왜곡은 DNA의 분자 - 건축 바닥 계획의 형태로 사다리와 같은 인간의 건강에 중요한 정보의 우주 생명이 들어 있습니다.

엄청난 노력이 인간 게놈 프로젝트, 대부분의 유명 포함한 유전자 코드를 해독에 투자되었습니다. 그럼에도 불구하고, 개인의 전체 게놈을 나타내기 위해 약 3 억 뉴클레오 티드 "편지"를 읽는 과정은 비용과 복잡한 사업 남아 있습니다.

스튜어트 린지가 애리조나 주립 대학에서 Biodesign 연구소 biophysicist입니다.

애리조나 주립 대학에서 Biodesign 연구소의 지금 biophysicist 스튜어트 린지, 기본적인 화학의 인식 단위 - DNA 이중 나선 구조를 만들어 염기 기지를 통해 전체 genomes의 신속하고 저렴한 비용으로 읽기로 이어질 수있는 기술을 시연했다. DNA 시퀀싱을위한 저렴한 기술은 진단 목적을 위해 일상적인 임상 게놈 검사를 허용, 의학의 엄청난 발전 될, 맞춤형 맞는 의약품의 새로운 세대의 디자인, 그리고 심지어 게놈 만지고 그러는은 바이러스 또는 세균 감염 세포 저항을 강화합니다.

린지가 애리조나 주립대 Regents '교수 및 물리학 및 화학뿐만 아니라 단일 분자 생물 물리학에 대한 Biodesign 연구소 센터의 이사 카슨 대통령 의자입니다. 그의 그룹의 연구는 과학 잡지 네이쳐 (Nature) 나노 테크놀로지의 현재 문제에 나타납니다.

DNA 코드를 읽기위한 린지의 기술은 양자는 양자 단위에서 작동하는, 터널링으로 알려진 문제의 근본적인 속성에 의존하고있다. 양자 이론에 따르면, 전자와 같은 초등학교 입자 물리학의 고전적인 법률의 무시에 매우 이상하고 카운터 - 직관적인 것들을 할 수 있습니다. 이러한 하위 원자, 양자 엔티티는 입자와 파도 같은 자연을 모두 보유하고 있습니다. 이것의 결과의 일부는 전자에 상관없이 이러한 장벽의 높이 또는 너비의 다른 장벽의 한쪽에서 이동하는 몇 가지 가능성을 가지고있다는 사실이다.

장벽의 잠재 에너지 입자의 운동 에너지를 초과하는 경우에도 현저하게, 전자,이 위업을 달성할 수 있습니다. 이러한 행동은 양자가 터널링으로 알려진, 그리고 전자의 흐름이 터널링 전류입니다. 터널링은 작은 거리 - 그럼 터널 접합은 측면 기지에서 간섭없이 한 번에 하나의 DNA베이스를 (gentic 코드에서 그들의 넷, A, T, C와 G가) 읽을 수 있어야 그 작은에 국한됩니다. 그러나 거리에 동일한 감도는 DNA 또는 개입 물 분자의 진동은 터널링 신호를 망치는 것을 의미합니다. 린지 그룹은 "인식 분자"라고 신호를 읽는 전극에 대한 기반을 든 채 차례로 각 기지의 "꽉 잡아."을 개발하였습니다 그런데 그들은이 새로운 방법 "인식 터널링"라고 부릅니다.

자연 나노기술의 현재 종이의 DNA 사슬 내부의 하나의 기지가 실제로 인근 기지에서 간섭없이, 터널과 함께 읽을 수 보여줍니다. 각 기지는 별개의 전자 신호, 각베이스를 식별하는 역할을 특정 크기와 주파수의 전류 스파이크를 생성합니다. 놀랍게도, 기술도 자연이 때로는 조정 유전자, 소위 "epigenetic"코드의 표현에 사용하는 작은 화학 변화를 인식합니다. 개인의 유전자 코드는 모든 세포에서 동일하지만, epigenetic 코드는 조직과 세포 구체이며, 게놈 자체 달리 epigenome는 개인의 생활 동안 환경 변화에 응답할 수 있습니다.

DNA의 긴 길이를 읽으려면, 린지의 그룹은 전기장에 의해, 두 DNA가 끌고있는을 통해 nanopore - 작은 구멍, 한 번에 하나의 기지로 터널링 기록을 위해 노력하고 있습니다. 자연 나노기술에 종이도이 문제에 대해 할 말이있다. "그것은 항상 nanopore를 통해 DNA를 통과와 함께 문제가 그것이 순서를 읽을 시간이 없다는 것을 너무 빨리 날아 통해있다는 것을 믿고있다"린지는 말합니다. 놀랍게도, 터널링 신호는 초당 기지 읽을 수 오랜 거의이 시간에 대한 마지막 Nanture의 나노 종이에보고했다.

이 결과를 테스트하려면, 린지 하나는 DNA 기지 플러스 인식 분자의 복잡한 부수 잡아 얼마나 힘든 측정, 동료, 로버트 선생님과 함께 협력. 그들은 원자 힘 현미경이 한거야. "이러한 측정치가 단지의 긴 수명을 확인하고, 또한 독서 시간은 소정의 추가 당기는 힘의 응용 프로그램에 의해 마음대로 빨라 될 수 있다고했다"선생님은 말합니다. "그러므로 무대는 터널링을 결합하는 것은 nanopore를 통해 DNA를 전달 장치와 함께 읽는에 대해 설정된"린지는 말합니다.

뿐만 아니라 시간, 비용 및 희망에 상당한 절감을 대표, 전체 게놈 독서에 대한 성공적인 입증하는 경우, 터널 인식을 통해 시퀀싱 수 있습니다. 배열 DNA의 기존 방법은 일반적으로 컴포넌트 비트 수천으로 전체 분자를 절단 보완 기지 사다리를 따로 snipping 이러한 조각을 읽기에 의존하고 있습니다. 나중에 조각은 꼼꼼하게 대규모 컴퓨팅 파워의 도움으로 다시 조립해야합니다. 린지는 추가, 터널링과 epigenetic 수정을 읽을 수있는 새로운 기능에 대한 참조 "epigenetic 코드의 직접 판독는 동일한 게놈 있음에도 불구하고, 다른 조직의 세포가 다른 이유를 이해하는 열쇠를 쥐고있는."

린지가 인식하여 시퀀싱의 응용 프로그램이 임상 현실이 될 수 있습니다 전에 많은 작업이 남았 강조합니다. "터널링 탐침들을 통해 나타난다으로 지금 우리는 두세 기지를 읽을 수 있으며, 일부 기지가 더 정확하게 다른 사람 들보다 파악하고있다"고 말합니다. 그러나, 그룹은 인식 분자의 미래 세대는 합성 있으므로이 개선 기대.

"기초 물리학 이제 증명"린지 추가 말한다 "아마도 그것이 곧 대량 생산 컴퓨터 칩에 이러한 원칙을 통합하는 것이 가능합니다." "무릎 - 상단에있는 게놈"의 하루 빨리 이전에 가능한 생각보다 올 수 있습니다.

출처 : http://www.asu.edu/

Last Update: 14. October 2011 10:13

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