Ny metode til mærkning af DNA -baser til sekventering

Et internationalt forskerhold ledet af Michal Hocek fra Institut for Organisk Kemi og Biokemi ved Det Tjekkiske Videnskabsakademi (IOCB Prag) og Charles University og Ciara K. O'Sullivan fra Universitat Rovira i Virgili (URV) i Spanien har udviklet en roman metode til mærkning af DNA, som i fremtiden kan bruges til sekventering af DNA ved hjælp af elektrokemisk påvisning. Forskerne præsenterede deres resultater i Journal of the American Chemical Society .

Et DNA -molekyle består af fire grundlæggende byggesten, nukleotider. Den genetiske information, der bæres i molekylet, bestemmes af rækkefølgen af ​​nukleotiderne. Kendskab til rækkefølgen af ​​disse byggesten, som er kendt som DNA -sekvensen, er nødvendig for sygdomsdiagnostik og retsmedicinsk DNA -analyse, for eksempel. På trods af de store fremskridt i de seneste år, de nuværende DNA -sekventeringsmetoder, typisk baseret på fluorescerende mærkning, stadig er tidskrævende og relativt dyre teknikker, som har nogle begrænsninger. Derfor, forskere søger intensivt efter nye metoder til at forenkle og fremskynde sekventering.

En lovende tilgang er brugen af ​​elektrokemisk detektion og såkaldte redox-etiketter, som er forbindelser, der kan oxideres eller reduceres på elektroder. Et tværfagligt team af forskere fra IOCB Prag, URV, det naturvidenskabelige fakultet ved Charles University, det polske videnskabsakademi, og Institute of Biophysics fra det tjekkiske videnskabsakademi, med eleverne David Kodr og Cansu Pinar Yenice som første forfattere, er det nu lykkedes at designe og syntetisere kunstige nukleotider med særlige vedhæftede redox -etiketter, der kan oxideres på en guld- eller kulelektrode ved et specifikt potentiale for at producere et målbart og analytisk nyttigt signal. Disse etiketter er carboraner, burstrukturer sammensat af bor- og carbonatomer, hvori andre metalatomer kan inkorporeres, såsom jern eller kobolt, påvirker deres resulterende elektrokemiske egenskaber.

De modificerede nukleotider er konstrueret således, at enzymet DNA -polymerase, som bruger tilgængelige nukleotid byggesten til at bygge DNA i en celle, kan inkorporere dem i en nyligt syntetiseret DNA -streng. Dermed, det er lykkedes forskerne at forberede en DNA -streng omfattende modificerede nukleotider. På samme tid, hver af de fire typer nukleotid bærer sin egen unikke etiket, der muliggør dens efterfølgende identifikation. Og deri lå projektets primære faldgrube; indtil nu, forskere havde altid kun formået at mærke og måle en, højst to, typer af redoxmærkede nukleotider i en enkelt streng af DNA.

Fordi hver af de modificerede nukleotider bærer sin egen etiket, som under elektrokemisk detektion giver et specifikt oxidationssignal med forskellige potentialer, de enkelte typer nukleotider kan skelnes. I øvrigt, størrelsen af ​​hvert signal er afhængig af antallet af kopier af det givne nukleotid i DNA'et, som derefter gør det muligt hurtigt at bestemme den relative repræsentation af individuelle nukleotider i det målte DNA.

Den nyudviklede elektrokemiske kodning af DNA -baser tilbyder en række fordele, såsom enklere og mere overkommelig instrumentering og hurtigere analyse. Metoden lover godt for DNA -sekventering og diagnostiske applikationer samt for udvikling af nye DNA -chips.