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生物物理學家林賽推出低成本閱讀 DNA測序技術

Published on November 15, 2010 at 1:20 AM

扭,包含一個對人類健康的重要信息的宇宙生命階梯狀的DNA分子的建築平面圖的形式。

在破譯遺傳密碼的,已投入巨大的努力,最有名的,包括人類基因組計劃。然而,閱讀一些三億元核苷酸的“字母”,來揭示個人的全基因組的過程中仍然是一個昂貴和複雜的任務。

司徒林賽是在美國亞利桑那州立大學生物設計研究所的生物物理學家。

現在的生物物理學家斯圖爾特在亞利桑那州立大學生物設計研究所的林賽,已經證明可能導致快速,低成本閱讀全基因組的基本化學單位,使DNA雙螺旋結構的鹼基通過識別,一種技術。實惠為 DNA測序技術將是一個巨大的醫藥的推進,使常規臨床診斷的目的基因篩選的新一代設計一個定制的藥品;甚至基因修補,以提高細胞的抗病毒或細菌感染。

林賽是亞利桑那州立大學評議教授和物理,化學以及生物設計研究所單分子生物物理中心主任卡森總統主席。他的研究小組的研究出現在本期的“自然”雜誌納米技術。

Lindsay的閱讀 DNA編碼技術依賴於一種被稱為量子隧道,在亞原子尺度物質的根本屬性。根據量子理論,基本粒子,如電子可以做一些很奇怪的反直觀的東西,在經典物理學的法律於不顧。這種亞原子,量子實體擁有一個粒子和一個波浪般的性質。這個結果的部分原因是,電子移動從一個側面的一道屏障,另一方面,不管這種屏障的高度或寬度有一定的概率。

值得注意的是,電子可以完成這一壯舉,即使屏障的潛在的能量超過粒子的動能。這種行為被稱為量子隧道,電子的流動,是一個隧道電流。隧道是局限於小的距離如此之小,隧道的交界處,應該可以一次讀取一個 DNA鹼基(有四個 gentic代碼,其A,T,C和G)沒有從側翼基地的干擾。但距離的意思相同的靈敏度的DNA,或干預的水分子的振動,破壞隧道的信號。因此,在林賽集團已開發出的“識別分子”,“抓住”,依次在每個基地,緊抓對讀出信號的電極,的基礎。他們稱這種新方法“的認可隧道。”

在自然納米技術目前的文件顯示,單基地內的DNA鏈,可說是與隧道,沒有從鄰近基地的干擾,讀取。每個基地都產生一個獨特的電子信號,有助於確定每個基地的一個特定的大小和頻率的電流尖峰。令人驚訝的是,該技術甚至承認一個小的化學變化,性質有時使用微調基因的表達,即所謂的“後生”的代碼。雖然一個人的遺傳密碼是相同的每一個細胞,後生代碼是組織和細胞特異性基因組本身的不同,表觀可以在個人的生活環境的變化。

要讀更長的DNA,Lindsay的研究小組正在夫婦隧道讀出納米孔的小孔,通過它的DNA是拖,一次一個基地,一個電場。在自然納米技術的論文,對這個問題說太多的東西。 “一直被認為與通過納米孔的DNA的問題是,蒼蠅通過這麼快,沒有時間閱讀的順序”林賽說。令人驚訝的是,隧道信號 Nanture納米技術文件的最後報告中,很長一段時間,近每秒基地讀。

為了驗證這個結果,林賽與同事合作,羅伯特羅斯,措施之一是如何努力拉打破了DNA鹼基加上識別分子的複雜。他們沒有用原子力顯微鏡。 “這些測量結果證實了複雜的長壽命,同時也顯示閱讀時間,可以加快在會由一個小的額外拉力應用”羅斯說。 “因此,該階段是為讀取設備,通過納米孔的DNA結合隧道設置”林賽說。

隧道,如果證明對整個基因組閱讀的成功的測序,通過識別,可以代表一個大大節約了時間成本,並希望,以及。現有的DNA測序的方法通常依賴於削減到數千個組件位的完整的分子,剪斷除了互補鹼基的階梯,讀這些片段。後來,件必須認真地重新組裝,與巨大的計算能力的援助。 “後生代碼直接讀出理解為什麼在不同的組織細胞是不同的關鍵,儘管有相同的基因組”林賽補充說,新的閱讀能力與隧道表觀遺傳修飾的參考。

林賽羅強調,許多工作有待完成之前承認測序的應用程序可以成為臨床現實。 “眼下,我們只能讀兩個或三個基地作為隧道探針對它們的漂移,以及一些基地比別人更準確地確定,”他說。然而,本集團預計,這對提高合成識別分子的後代。

“現在已經證明的基本物理”林賽說,“也許很快就會被納入這些原則是大規模生產的電腦芯片。”當天的“基因組上一圈頂”可能比以前想像的更快。

來源: http://www.asu.edu/

Last Update: 4. October 2011 04:47

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