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Los investigadores aprenden descubrir mutaciones de la DNA

Las personas de los investigadores de ASU llevados por Nongjian Tao y Peiming Zhang han desarrollado un nuevo, técnica de la ruptura para la detección de las mutaciones de la DNA.

Sus resultados, publicados en los procedimientos del gorrón de la National Academy of Sciences, demuestran por primera vez, la posibilidad directamente de determinar estas mutaciones, o los únicos polimorfismos del nucleótido (SNPs), mediante la medición de la conductancia eléctrica de una única molécula de la DNA.

SNPs se sotierra en las 3 mil millones bases de la DNA del genoma humano. Por término medio, SNPs ocurre alrededor una vez en cada 1.000 bases de la DNA, aunque no cada SNP encontrado causará necesariamente una mutación de la enfermedad. La catalogación de estas diferencias sutiles de la DNA entre el populacho ayudará a la búsqueda en curso para entender y para prevenir enfermedad.

“Hay un de mucha demanda para rastrear las mutaciones para la investigación de cáncer o los usos del futuro en remedio personalizado,” dijo a Zhang, profesor de la investigación del socio del centro para la única biofísica de la molécula en el instituto de Biodesign en ASU. “Actualmente, el punto principal en hacer este tipo de detección es que es todavía costoso y que toma tiempo.”

La ruptura de las personas confía en una propiedad física intrínseca de la DNA, conductividad, o como de bien la molécula puede llevar una corriente eléctrica. Dependiendo de las condiciones experimentales, la DNA se ha mostrado previamente para actuar como un conductor y aislador.

“Hemos desarrollado una tecnología que permite que alambremos las únicas moléculas en un circuito eléctrico,” dijimos a Tao, profesor de la ingeniería eléctrica en Ira A. Fulton School de la ingeniería y también investigador en el centro para la investigación de estado sólido de la electrónica. “Podemos ahora leer directamente la información biológica en una única molécula de la DNA.”

La medición de la conductividad de la DNA primero requiere alambrar la molécula en un circuito eléctrico. “Hay dos cosas requeridas para hacer una medición segura,” dijo a Tao. “Uno es que la DNA tiene que ser atada entre dos electrodos y el otro es que debe ser hecho en un ligeramente salado, el ambiente del agua para disminuir cualquier perturbación a la estructura de la molécula.” Los estudiantes de tercer ciclo Joshua Hihath y Bingqian Xu de la ingeniería eléctrica realizaron la medición.

“Medimos una pequeña corriente a través de las moléculas usando un montaje desarrollado en nuestro laboratorio.” Tao dicho. “Es un montaje conceptual simple. Usted apenas trae dos electrodos juntos, los separa aparte, hace la medición y la repetición.”

En la técnica, sujetan a los grupos químicos de la máquina para hacer chorizos que forman una ligazón apretada con los electrodos del oro a los extremos de la DNA. Una caída de una solución de la DNA entonces se pone entre los dos electrodos. La DNA adhiere a la superficie de los electrodos espontáneamente.

Mientras que se separa el extremo y los dos electrodos tomados el pelo aparte, las moléculas de la DNA se dispersan eventual al punto de medir la corriente de una única molécula de la DNA.

Para una prueba del concepto del potencial para medir SNPs, el grupo utilizó la DNA de 11 o 12 bases de largo disueltas en una solución salina fisiológico relevante. A partir de un extremo de electrodo, una pequeña corriente, o un diagonal se utiliza para sondar los estados electrónicos internos de la DNA. Midiendo la conductancia, las personas podían entender la información de la serie en la DNA y si había un desequilibrio de impedancia con respecto a una serie normal de la DNA.

Qué encontraron era que apenas una única mutación baja de los pares en una molécula de la DNA, tal como substituir una A para un G, puede causar un cambio importante en la conductancia de la molécula. La medición es extremadamente sensible, pues el cambio de una única base en la pila de la DNA puede aumentar o disminuir la conductividad de una hélice de la DNA, dependiendo del tipo de base desequilibrada.

No sólo era el grupo la primera dimensión SNPs de este modo, pero eran también los primeros para hacer la medición en un ambiente del agua relevante a ése encontrado en sistemas biológicos.

Cómo la corriente atraviesa la molécula de la DNA sigue siendo un tema de la especulación. “Una idea es que hay un proceso el hacer un túnel,” dijo a Tao.

La DNA tiene propiedades que hagan los electrones más fáciles hacer un túnel a través, apenas como bajar una colina para un rotor de turbina de maratón.

“El otro puede ser un fenómeno de la carga-lupulización, adonde los electrones consiguen atrapados en la DNA y después saltan del electrodo a la DNA al segundo electrodo.”

La meta siguiente de la investigación es hacer los pasos de la medición una automatización directa más fácil y más rápida, que permitirá que muchas diversas series de la DNA sean analizadas inmediatamente.