Квантовый туннельный секвенатор ДНК
Квантовое туннелирование приспособили для считывания последовательности ДНК
Учёные смогли приспособить квантовое туннелирование для считывания последовательности нуклеотидов в ДНК. В будущем новый метод идентификации нуклеотидов может оказаться основой нового способа секвенирования ДНК – простого, надёжного, быстрого и, что очень важно, практически не требующего сложных расходных реактивов, а потому дешёвого.
Сотрудники Университета американского штата Аризона под руководством Стюарта Линси показали, что форма кривой тока, который записывает сканирующий туннельный микроскоп, зависит от того, какой нуклеотид находится на проводящем субстрате, если к металлической игле микроскопа которого прикреплена сканирующая молекула. По отличиям формы вполне можно определить, какой нуклеотид находится на подложке.
Как показывают авторы статьи, принятой к публикации в Nature Nanotechnology (Shuai Chang et al., Tunneling readout of hydrogen-bonding based recognition), отличия определяются характером формирующихся между сканирующей молекулой и считываемым нуклеотидом водородных связей. Аденин и тимин удерживают две водородные связи между ними, а цитозин и гуанин – три пары атомов, что делает связь прочнее. Эти отличия отражаются на скорости убывания тока электронов, которые в соответствии с законами квантовой механики, могут проходить с иглы на субстрат, даже если для этого требуется преодолеть потенциальный барьер больший, чем даёт приложенной между проводниками напряжение. В случае пары цитозин-гуанин ток убывает медленнее, пока разрушается дополнительная связь.
Учёные надеются, что их методика может вылиться в создание нового метода секвенирования ДНК, которому не нужно будет дорогих реактивов для разрезания ДНК на фрагменты и их многократного копирования перед считыванием. Сейчас эти реактивы стоят несколько десятков тысяч долларов на один (человеческий) геном, хотя есть планы снизить эту величину на порядки.
Правда, пока новая методика вряд ли сможет соревноваться как в цене, так и в скорости. Считывание одного человеческого генома этой методикой с помощью одного туннельного микроскопа займёт несколько месяцев, да и сам туннельный микроскоп – штука не дешёвая; есть и множество других технических сложностей. Впрочем, технические проблемы, стоявшие перед первыми химическими секвенаторами, были ещё сложнее. Но эти сложности были решены всего за несколько лет.
Портал «Вечная молодость» www.vechnayamolodost.ru
23.03.2009