Molekylær tragt lille nok til at flytte enkelt DNA-strenge

Forskere fra University of Oxford har konstrueret en "molekylær beholder, " i stand til at flytte enkeltstrenge af DNA gennem et protein nanorør.

Den lille tragt fungerer ved at lave og i rækkefølge bryde simple kemiske bindinger, der fastgør den til et spor i nanoskala. Dette kan slås til, slukket eller vendt af et lille elektrisk potentiale, hvilket i sidste ende kan gøre det egnet til brug i nanopore DNA -sekventeringsanordninger.

Professor Hagan Bayley fra Oxford University's Department of Chemistry, hvem ledede forskningen, sagde:"At være i stand til at kontrollere molekylær bevægelse er den hellige gral for at bygge maskiner i nanoskala. At kunne behandle enkelte DNA-molekyler under præcis kemisk kontrol kan give et alternativ til brugen af ​​enzymer i DNA-sekventeringsteknologier, forbedre deres hastighed og antallet af molekyler, der kan analyseres parallelt. "

Nobelprisen 2016 blev delvist tildelt for konstruktion af molekyler med glidende og roterende elementer, demonstrerer vigtigheden af ​​denne teknologi på mange områder. Oxford-teamet har betydeligt fremskridt denne teknologi ved at producere molekyler, der foretager sub-nanometer-hop-trin, der kan detekteres et ad gangen og er underlagt ekstern kontrol.

Beholderen tager i øjeblikket et par sekunder for hvert trin, og forskerne søger nu at øge hastigheden af ​​kemien såvel som længden af ​​sporet, som i øjeblikket er begrænset til seks fodfæste.

Sådan fungerer beholderen

Hoppebevægelsen bruger meget enkel kemi baseret på 3 svovlatomer [thiol/ disulfid interchange], som opstår i vand ved stuetemperatur. Beholderen tager sub-nanometer trin (0,7 nm), og drives og styres af et elektrisk felt; hopperetningen kan skiftes ved at vende det elektriske felt. Alt dette overvåges i realtid på enkelt molekyle niveau.

En skraldebevægelse er påkrævet til nanopore-sekventering, hvilket på nuværende tidspunkt opnås ved at bruge et enzym. Hoppebevægelsen i den nyligt offentliggjorte enhed er en kemisk skralde, og dette princip kan anvendes til DNA- og RNA-sekventering, fordi trinstørrelsen svarer til afstanden mellem nukleotiderne i enkeltstrenget DNA.

Det fulde papir, "Retningsbestemt kontrol af en processiv molekylær tragt, "er offentliggjort i tidsskriftet Videnskab .