Графен поможет оперативнее исследовать последовательность ДНК

Схематическое изображение процесса

Схематическое изображение процесса "протаскивания" единичной молекулы ДНК через нанометровое отверстие в листе графена. (кликните картинку для увеличения)

29.07.2010 (12:11)
Просмотров: 2806
Рейтинг: 1.00
Голосов: 4

Теги:
ДНК, графен, анализ,
Технология >> Нанотехнология






Ваша оценка
-2 -1 0 1 2
Ученые из Нидерландов опубликовали в журнале Nano Letters статью, в которой предложили принципиально новую методику перестроения последовательностей ДНК. Добиться успеха им помог графен, через нанометровые отверстия в котором они «пропускали» молекулы. Данный прорыв можно смело считать еще одним крупным шагом в гонке научного мира в поиске дешевой и простой методики анализа молекул ДНК, определяющих химию жизни.

Генетический код (геном) живого организма определяется полной последовательностью пар кислот, составляющих молекулу ДНК. Этот факт был известен достаточно давно, однако, полную «расшифровку» генома человека (а это примерно 3 миллиарда пар кислот) ученые из Human Genome Project смогли произвести лишь в 2003 году. На полный анализ исследователям потребовалось примерно 13 лет, при этом они использовали методику, которая не сильно изменилась с 1970-х годов. Суть старой техники заключается в том, что небольшой фрагмент молекулы ДНК изолируется, а потом многократно копируется в рамках химической реакции. В результате фрагмент молекулы «дробится» на составляющие; таким образом, техника позволяет анализировать только небольшие последовательности из пар кислот. Данные, полученные для отдельных небольших перекрывающихся последовательностей, суммируются и обрабатываются на суперкомпьютере, в результате чего ученые получают «расшифровку» полной молекулы ДНК.

Очевидно, что применяемая методика не идеальна. Ее главный недостаток – потребность в огромных вычислительных ресурсах. Поэтому научный мир совместно с практической медициной ищет способы анализировать молекулу ДНК целиком, причем без помощи столь мощных вычислений. Ведь кроме полного генома человека на фоне геномов других представителей живой природы интерес представляют и отдельные «нестыковки» в молекулах ДНК разных людей, определяющие фенотипы (к примеру, ген, отвечающий за голубые глаза).

Еще в 2008 году в научных трудах появились теоретические идеи о том, что последовательность ДНК можно анализировать при помощи двумерного листа углерода (атомы в котором формируют гексагональную кристаллическую решетку), т.е. графена. Идея заключается в том, что каждая из четырех составляющих молекулу ДНК кислот будет давать свой собственный отклик в проводимости графена при «пропускании» цепочки через отверстие кристаллической решетки. Фактически, методика чем-то напоминает идею сканирования; главное, что в случае успешной ее реализации «расшифровка» конкретной молекулы ДНК станет быстрой и удобной. Однако, до сих пор подобная техника существовала только на бумаге.

Группа ученых из Kavli Institute of Nanoscience (Нидерланды) первой продемонстрировала на практике возможность «протаскивания» последовательности ДНК через искусственно созданные поры размерами 5 – 25 нм в листе графена. В своем эксперименте научная группа формировала поры в графене, размещенном на кремниевой поверхности, при помощи электронного луча.

На данный момент лабораторная система не позволяет «сканировать» составляющие молекулу кислоты. Но исследователи доказали саму возможность перемещения молекулы с достаточно большой скоростью; более того, они наблюдали изменение электронных характеристик углеродной плоскости при «прохождении» молекулы. Однако, требуются дальнейшие исследования для «калибровки» этого отклика.

Нравится


Екатерина Баранова

Также по теме:

Источники:



самое популярное





Rambler's Top100