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Os pesquisadores aprendem detectar mutações do ADN

Uma equipe dos pesquisadores de ASU conduzidos por Nongjian Tao e por Peiming Zhang desenvolveu uma nova, técnica da descoberta para a detecção de mutações do ADN.

Seus resultados, publicados nas continuações do jornal da Academia Nacional das Ciências, demonstram pela primeira vez, a possibilidade directamente de identificar estas mutações, ou únicos polimorfismo do nucleotide (SNPs), por meio de medir a condutibilidade elétrica de uma única molécula do ADN.

SNPs é enterrado nas 3 bilhão bases do ADN do genoma humano. Em média, SNPs ocorre aproximadamente uma vez em cada 1.000 bases do ADN, embora não cada SNP encontrado causará necessariamente uma mutação da doença. Catalogar estas diferenças subtis do ADN entre o povo ajudará à procura em curso para compreender e impedir a doença.

“Há uma alta demanda seguir mutações para a investigação do cancro ou aplicações do futuro na medicina personalizada,” disse Zhang, um professor da pesquisa do associado do centro para a única biofísica da molécula no instituto de Biodesign em ASU. “Actualmente, a questão principal em fazer este tipo de detecção é que é ainda cara e demorada.”

A descoberta da equipe confia em uma propriedade física intrínseca do ADN, condutibilidade, ou como bom a molécula pode levar uma corrente elétrica. Segundo as circunstâncias experimentais, o ADN tem sido mostrado previamente para actuar como um condutor e o isolador.

“Nós desenvolvemos uma tecnologia que permitisse que nós prendam únicas moléculas em um circuito elétrico,” dissemos Tao, professor da engenharia elétrica no IRA A. Fulton Escola da engenharia e igualmente um pesquisador no centro para a pesquisa de circuito integrado da eletrônica. “Nós podemos agora directamente ler a informação biológica em uma única molécula do ADN.”

A medida da condutibilidade do ADN exige primeiramente prender a molécula em um circuito elétrico. “Há duas coisas exigidas para fazer uma medida segura,” disse Tao. “Um é que o ADN tem que ser tethered entre dois eléctrodos e os outro é que deve ser feito em um ligeira salgado, o ambiente da água para minimizar todas as perturbação à estrutura da molécula.” Os alunos diplomados Joshua Hihath e Bingqian Xu da engenharia elétrica realizaram a medida.

“Nós medimos uma corrente pequena através das moléculas usando uma instalação desenvolvida em nosso laboratório.” Tao dito. “É uma instalação conceptual simples. Você apenas traz dois eléctrodos junto, separa-os distante, fá-lo a medida e a repetição.”

Na técnica, os grupos químicos do linker que formam uma ligação apertada com eléctrodos do ouro são anexados às extremidades do ADN. Uma gota de uma solução do ADN é colocada então entre os dois eléctrodos. O ADN cola à superfície dos eléctrodos espontâneamente.

Enquanto a ponta é afastada e os dois eléctrodos amolados distante, as moléculas do ADN estão dispersadas eventualmente ao ponto de medir a corrente de uma única molécula do ADN.

Para uma prova de conceito do potencial para medir SNPs, o grupo usou um ADN de 11 ou 12 bases de comprimento dissolvidas em uma solução salina physiologically relevante. De uma ponta de eléctrodo, uma corrente pequena, ou um diagonal são usados para sondar os estados eletrônicos internos de ADN. Medindo a condutibilidade, a equipe podia compreender a informação da seqüência no ADN e se havia uma má combinação em comparação com uma seqüência normal do ADN.

O que encontraram era que apenas uma única mutação baixa dos pares em uma molécula do ADN, tal como a substituição de um A para um G, pode causar uma mudança significativa na condutibilidade da molécula. A medida é extremamente sensível, porque a alteração de uma única base na pilha do ADN pode aumentar ou diminuir a condutibilidade de uma hélice do ADN, segundo o tipo de base combinada mal.

Era não somente o grupo a primeira medida SNPs desse modo, mas eram igualmente os primeiros para fazer a medida em um ambiente da água relevante àquele encontrado em sistemas biológicos.

Como a corrente corre através a molécula do ADN é ainda um assunto da especulação. “Uma ideia é que há um processo da escavação de um túnel,” disse Tao.

O ADN tem as propriedades que facilitam os elétrons escavar um túnel completamente, apenas como a redução de um monte para um corredor de maratona.

“O outro pode ser um fenômeno da carga-lupulagem, aonde os elétrons obtenham prendidos no ADN e hop então do eléctrodo ao ADN ao segundo eléctrodo.”

O objetivo seguinte da pesquisa é facilitar as etapas da medida a automatização directa e mais rápida, que permitirá que muitas seqüências diferentes do ADN sejam analisadas imediatamente.