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O Biofísico Lindsay Introduz a Técnica do Baixo Custo Para Ler Arranjar Em Seqüência do ADN

Published on November 15, 2010 at 1:20 AM

A torção, escada-como o formulário da planta baixa arquitectónica da molécula- do ADN de vida-contem um universo da informação crítico à saúde humana.

O esforço Enorme foi investido em decifrar o código genético, incluindo, o mais famosa, o Projecto de Genoma Humano. Não Obstante, o processo de ler algum nucleotide “letras” do three-billion para revelar o genoma completo de um indivíduo permanece um empreendimento caro e complexo.

Stuart Lindsay é um biofísico no Instituto de Biodesign na Universidade Estadual do Arizona.

Agora o biofísico Stuart Lindsay, do Instituto de Biodesign na Universidade Estadual do Arizona, demonstrou uma técnica que pudesse conduzir à leitura do custo rápido, baixo de genomas inteiros, com o reconhecimento das bases químicas básicas do nucleotide das unidades- que compo a hélice dobro do ADN. Uma técnica disponível para arranjar em seqüência do ADN seria um avanço tremendo para a medicina, permitindo a selecção genomic clínica rotineira para finalidades diagnósticas; o projecto de uma nova geração de fármacos do costume-ajuste; e mesmo consertar genomic para aumentar a resistência celular à infecção viral ou bacteriana.

Lindsay é uma Cadeira Presidencial do Professor e do Carson dos Regentes de ASU da Física e da Química assim como director do Centro do Instituto de Biodesign para a Única Biofísica da Molécula. A pesquisa do Seu grupo aparece na introdução actual da Nanotecnologia da Natureza do jornal.

A técnica de Lindsay para ler o código do ADN confia em uma propriedade fundamental da matéria conhecida como o quantum que escava um túnel, que se opera na escala subatômico. De acordo com a teoria de quantum, as partículas elementares como elétrons podem fazer algumas coisas muito estranhas e contador-intuitivas, a despeito das leis de física clássicas. Tais secundário-atômicas, entidades do quantum possuem uma partícula e a onda-como a natureza. A Parte da conseqüência desta é que um elétron tem alguma probabilidade de se mover de um lado de uma barreira para o outro, apesar da altura ou da largura de tal barreira.

Notàvel, um elétron pode realizar este repto, mesmo quando a energia potencial da barreira excede a energia cinética da partícula. Tal comportamento é sabido como o quantum que escava um túnel, e o fluxo dos elétrons é uma corrente da escavação de um túnel. Escavar Um Túnel é limitada às distâncias-assim pequenas pequenas que uma junção do túnel deve poder ler um ADN baixo (há quatro delas no código gentic, A, T, C e G) em um momento sem interferência das bases flanqueando. Mas a mesma sensibilidade à distância significa que as moléculas de água das vibrações do ADN, ou da intervenção, arruinam o sinal da escavação de um túnel. Assim o grupo de Lindsay desenvolveu do “moléculas reconhecimento” que da “posse garra” de cada base por sua vez, embreando a base contra os eléctrodos que lido para fora o sinal. Chamam este método novo do “escavação de um túnel reconhecimento.”

O papel actual na Nanotecnologia da Natureza mostra que as únicas bases dentro de uma corrente do ADN podem certamente ser lidas com escavação de um túnel, sem interferência das bases vizinhas. Cada base gera um sinal eletrônico distinto, uns pontos actuais de um tamanho particular e uma freqüência que servam para identificar cada base. Surpreendentemente, a técnica reconhece mesmo uma mudança química pequena que a natureza se use às vezes para ajustar a expressão dos genes, o código “epigenético” assim chamado. Quando o código genético de um indivíduo estiver o mesmo em cada pilha, o código epigenético é tecido e a pilha específica e ao contrário do genoma próprio, o epigenome pode responder às mudanças ambientais durante a vida de um indivíduo.

Para ler uns comprimentos mais longos do ADN, o grupo de Lindsay está trabalhando para acoplar o readout da escavação de um túnel a um furo minúsculo do nanopore-a através de que o ADN é arrastado, uma base de cada vez, por um campo elétrico. O papel na Nanotecnologia da Natureza tem algo dizer demasiado sobre este problema. “Sempre acreditou-se que o problema com passagem do ADN através de um nanopore é que voa com tão rapidamente que não há nenhum tempo para ler a seqüência” Lindsay diz. Surpreendentemente, os sinais da escavação de um túnel relatados no papel da Nanotecnologia de Nanture duram por um tempoonde longo um segundo pela base leu.

Para testar este resultado, Lindsay teamed com um colega, Explorador De Saída De Quadriculação de Robert, para medir como duramente um tem que puxar para quebrar o complexo de uma base do ADN mais as moléculas do reconhecimento. Fizeram esta com um microscópio atômico da força. “Estas medidas confirmaram a vida longa do complexo, e igualmente mostraram que o tempo da leitura poderia ser acelerado na vontade pela aplicação de uma força puxando adicional pequena” diz o Explorador De Saída De Quadriculação. “A fase é ajustada Assim combinando a escavação de um túnel lê com um dispositivo que passe o ADN através de um nanopore” diga Lindsay.

Arranjando Em Seqüência com o reconhecimento que escava um túnel, se bem sucedido provado para a leitura inteira do genoma, podia representar economias substanciais no custo e esperançosamente, a tempo também. Os métodos Existentes do ADN que arranjam em seqüência tipicamente confiam em cortar a molécula completa nos milhares de bits componentes, cortando distante a escada de bases complementares e lendo estes fragmentos. Mais Tarde, as partes devem meticulosa ser remontadas, com o auxílio da potência informática maciça. “O readout Directo do código epigenético guardara a chave a compreender porque as pilhas em tecidos diferentes são diferentes, apesar de ter o mesmo genoma” Lindsay adiciona, uma referência à capacidade nova para ler alterações epigenéticas com escavação de um túnel.

Lindsay força muito trabalho permanece ser feito antes que a aplicação de arranjar em seqüência pelo reconhecimento possa se transformar uma realidade clínica. “Agora, nós podemos somente ler duas ou três bases como as tracções da ponta de prova da escavação de um túnel sobre elas, e algumas bases são identificadas mais exactamente do que outro,” diz. Contudo, o grupo espera este melhorar enquanto as futuras gerações de moléculas do reconhecimento são sintetizadas.

“A física básica é agora” Lindsay demonstrado diz, adicionando “talvez o será logo possível para incorporar estes princípios em chip de computador produzidos em massa.” O dia do “genoma em uma regaço-parte superior” pôde vir pensou mais logo do que previamente possível.

Source: http://www.asu.edu/

Last Update: 11. January 2012 19:45

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