Site Sponsors
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D
Posted in | Bionanotechnology

Biophysicist de Techniek van de Lage Kosten van Lindsay Introduces om het Rangschikken van DNA Te Lezen

Published on November 15, 2010 at 1:20 AM

Het verdraaien, laddervormige vorm van DNA het molecule-architecturale vloerplan van leven-bevat een heelal van informatie kritiek aan volksgezondheid.

De Enorme inspanning is geïnvesteerd in het ontcijferen van de genetische code, met inbegrip van, famously, het Menselijke Project van het Genoom. Niettemin, blijft het proces om wat drie-miljard nucleotide „brieven“ te lezen om het volledige genoom van een individu te openbaren een dure en complexe onderneming.

Stuart Lindsay is biophysicist bij het Instituut Biodesign bij de Universiteit van de Staat van Arizona.

Nu heeft biophysicist Stuart Lindsay, van het Instituut Biodesign bij de Universiteit van de Staat van Arizona, een techniek aangetoond die tot snelle, lage kostenlezing van gehele genomen, door erkenning van het basischemische product kan leiden de eenheid-nucleotidebasissen die omhoog tot DNA dubbele schroef maken. Een betaalbare techniek voor het rangschikken van DNA zou een enorme vooruitgang die voor geneeskunde zijn, routine klinisch genomic onderzoek toestaat voor kenmerkende doeleinden; het ontwerp van een nieuwe generatie van douane-geschikte geneesmiddelen; en zelfs het genomic oplappen om cellulaire weerstand tegen virale of bacteriële besmetting te verbeteren.

Lindsay is een Professor van Regenten ASU en een Presidentiële Stoel Carson van Fysica en Chemie evenals een directeur van het Centrum van het Instituut Biodesign voor de Enige Biofysica van de Molecule. Het onderzoek van Zijn groep verschijnt in de huidige kwestie van de Nanotechnologie van de dagboekAard.

De techniek van Lindsay om de code van DNA te lezen baseert zich op een fundamenteel bezit van kwestie dat als het quantum een tunnel graven wordt bekend, die bij de subatomaire schaal werkt. Volgens quantumtheorie, kunnen de elementaire deeltjes zoals elektronen sommige zeer vreemde en tegen-intuïtieve dingen, in uitdagendheid van klassieke wetten van fysica doen. Dergelijke sub-atomic, quantumentiteiten bezitten zowel een deeltje als een wave-like aard. Een Deel van het gevolg van dit is dat een elektron wat waarschijnlijkheid van zich het bewegen van één kant van een barrière aan andere, ongeacht de hoogte of de breedte van zulk een barrière heeft.

Opmerkelijk, kan een elektron deze prestatie verwezenlijken, zelfs wanneer de potentiële energie van de barrière de kinetische energie van het deeltje overschrijdt. Dergelijk gedrag is gekend als het quantum een tunnel graven, en de stroom van elektronen is een een tunnel gravende stroom. Het Een Tunnel Graven is beperkt tot kleine afstand-zo klein dat een tunnelverbinding één basis van DNA (er zijn vier van hen in de gentic code, A, T, C en G) in een tijd zonder interferentie zou moeten kunnen lezen van het flankeren van basissen. Maar de zelfde gevoeligheid voor afstand betekent dat de trillingen van DNA, of het tussenbeide komen de watermolecules, het een tunnel gravende signaal ruïneren. Zo heeft de Groep van Lindsay „erkenningsmolecules“ ontwikkeld die „greepgreep“ van elke basis beurtelings, clutching de basis tegen de elektroden die het signaal voorlezen. Zij roepen deze nieuwe methode „erkenning het een tunnel graven.“

Het huidige document in de Nanotechnologie van de Aard toont aan dat de enige basissen binnen een ketting van DNA inderdaad met het een tunnel graven, zonder interferentie van naburige basissen kunnen worden gelezen. Elke basis produceert een verschillend elektronisch signaal, huidige aren van een bepaalde grootte en een frequentie die dienen om elke basis te identificeren. Verrassend, erkent de techniek zelfs een kleine chemische verandering die de aard soms gebruikt om de uitdrukking van genen te verfijnen, de zogenaamde „epigenetische“ code. Terwijl de genetische code van een individu het zelfde in elke cel is, is de epigenetische code specifiek weefsel en cel en in tegenstelling tot het genoom zelf, kan epigenome aan milieuveranderingen tijdens het leven van een individu antwoorden.

Om langere lengten van DNA te lezen, werkt de Groep van Lindsay om het het een tunnel graven lezen aan te koppelen een nanopore-uiterst klein gat waardoor DNA, één basis tegelijkertijd, door een elektrisch veld wordt gesleept. Het document in de Nanotechnologie van de Aard heeft iets over dit probleem ook te zeggen. „Men heeft altijd geloofd dat het probleem met het overgaan van DNA door een nanopore is dat het door zo snel vliegt dat er geen tijd is te lezen de opeenvolging“ Lindsay zegt. Verrassend, de een tunnel gravende signalen die in het document van de Nanotechnologie Nanture jongstleden voor lang tijd-bijna een seconde per gelezen basis worden gemeld.

Om dit resultaat te testen, teamed Lindsay met een collega, Robert Ros, om te meten hoe hard men moet trekken om het complex van een basis van DNA plus de erkenningsmolecules te breken. Zij deden dit met een atoomkrachtmicroscoop. „Deze metingen bevestigden het lange leven van complex, en toonden ook aan dat de lezingstijd zou kunnen worden versneld bij zal door de toepassing van een kleine extra het trekken kracht“ zegt Ros. „Zo wordt het stadium geplaatst voor het combineren van het een tunnel graven leest met een apparaat dat DNA door een nanopore“ zegt Lindsay overgaat.

Rangschikkend door erkenning het een tunnel graven, indien succesvol bewezen voor geheel genoom de lezing, wezenlijke besparingen in kosten kon vertegenwoordigen en hopelijk, op tijd eveneens. De Bestaande methodes van het rangschikken van DNA typisch baseren zich bij het snijden van de volledige molecule in duizenden die componentenbits, apart de ladder van bijkomende basissen knippen en deze fragmenten lezen. Later, moeten de stukken meticulously, met de hulp van massieve rekencapaciteit worden opnieuw gebracht samen. Het „Directe lezen van de epigenetische code houdt de sleutel aan het begrip van waarom de cellen in verschillende weefsels verschillend zijn, ondanks het hebben van het zelfde genoom“ Lindsay toevoegt, een verwijzing naar de nieuwe capaciteit om epigenetische wijzigingen te lezen met het een tunnel graven.

Lindsay beklemtoont veel werk moet nog worden gedaan alvorens de toepassing van het rangschikken door erkenning een klinische werkelijkheid kan worden. „Op dit ogenblik, kunnen wij twee of drie basissen slechts lezen aangezien de een tunnel gravende sondeafwijkingen over hen, en sommige basissen nauwkeuriger dan anderen worden geïdentificeerd,“ hij zeggen. Nochtans, verwacht dat de groep dit verbetert aangezien de toekomstige generaties van erkenningsmolecules samengesteld zijn.

De „basisfysica wordt nu aangetoond“ Lindsay zegt, toevoegend „misschien zal het spoedig mogelijk zijn om deze principes in massa geproduceerde chips op te nemen.“ De dag van het „genoom op lap-top zou“ spoediger kunnen komen dan gedacht eerder mogelijk.

Bron: http://www.asu.edu/

Last Update: 11. January 2012 19:28

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