Распаковкой и связыванием нитей ДНК можно управлять электричеством

Источник: fwnews.ru

Такой способ контроля нитей ДНК изобрела группа ученых из Эдинбургского университета и Национальной физической лаборатории (NPL, Великобритания). Двойная спираль ДНК — одно из самых изучаемых природных соединений, вот уже на протяжении 60 лет (с момента открытия ДНК Уотсоном и Криком в 1953 году). Связывание и развязывание нитей ДНК является жизненно важным для протекания естественных биологических процессов и полимеразной цепной реакции, используемой в биотехнологии для секвенирования и клонирования. До сих пор для переключения состояния ДНК использовался температурный метод (тепловой циклинг, повышение и понижение температуры). Но такая технология требует громоздкого оборудования, которое может использоваться только в лабораторных условиях. Развитие медицины идет по пути индивидуализации диагностики и лечения, и нуждается в портативных и недорогих устройствах — биосенсорах и ДНК-микрочипах, быстрых и простых в использовании.

Разработка альтернативных методов управления процессом связывания ДНК позволило бы создать такие устройства. Но долгое время ученым всего мира не удавалось добиться успеха в этой области. Команда NPL и Эдинбургского университета предложила использовать класс молекул, называемых ДНК-интеркаляторами. Эти вещества способны по-разному взаимодействовать с ДНК, в зависимости от своего электрохимического состояния (восстановленные или окисленные). Кроме того, интеркаляторы являются электроактивными, и их химическим состоянием можно управлять при помощи электричества. Процесс работает так: к образцу, содержащему двойные цепи ДНК и связанные с ними интеркаляторы, подводятся миниатюрные электроды, и на них подается напряжение. За счет этого молекулы интеркаляторов приобретают электроны, и переходят в восстановленное состояние. Восстановленные интеркаляторы нарушают стабильность ДНК и разделяют двойную спираль на одиночные нити. Снятие напряжение приводит к окислению интеркаляторов и ДНК возвращается в классическое состояние. То есть, связыванием и распаковкой двойной спирали ДНК теперь можно будет управлять одним нажатием выключателя электрической цепи.