Воссоздание важных биологических процессов в клетках, чтобы лучше понять их в настоящее время является главной темой исследования. Теперь, физикам в Мюнхене TU и Институте Вайцмана в Rehovot впервые удалось выполнить которым управляют, так называемое уплотнение ДНК на биочипе. Этот процесс играет роль каждый раз, когда Молекулы ДНК плотно упакованы в ограниченное пространство, например при обстоятельствах, которые ограничивают доступный объем.
Эта ситуация возникает в ядрах клетки и в раковинах белка вирусов, а также в головах сперматозоидов. Явление также интересно с физической точки зрения, потому что оно представляет переход фазы, своего рода. ДНК двойные helices, которые обычно отражают друг друга из-за их отрицательных зарядов, тогда упакована вместе плотно. «В этом сжатом государстве они берут почти прозрачную структуру», говорят соавтор и преподаватель TU Фридрих Зиммель.Нано волосы
Международной команде во главе с Simmel и его израильским Баром-Ziv коллеги Роя удалось соединить Молекулы ДНК, только тысячные из одного миллиметра длиной (т.е. несколько тысяч пар оснований долго каждый) плотно к наноструктурам переменных ширин на чипе. Результат смотрит, как будто исследователи привили крошечные волосы на поверхность чипа.Из-за их отрицательного заряда, Молекулы ДНК отражают друг друга, давая появление крошечных встающих дыбом нановолос. Процесс уплотнения был начат, когда исследователи добавили, что агент назвал spermidine, у молекул которого есть многократные положительные заряды.
Ранее вертикальные нити ДНК разрушились один за другим, понижаясь систематически на микроструктуры следующей нити.Это похоже на каскад домино в наноразмерном.
Результатом были компактные слои Молекул ДНК, упакованных так же плотно, как они находятся в ядрах клетки. Все Молекулы ДНК упали вдоль предопределенного пути. «Это – очень драматический процесс», говорит Симмель. «ДНК немедленно связана в единственном направлении».Уплотнение и decondensation, т.е. возобновленная распаковка нитей ДНК, играют важную роль в процессах как экспрессия гена.
Когда Молекулы ДНК плотно упакованы, например, информация, закодированная в них, не может быть прочитана.Новое понимание от ДНК чипаУ исследователей таким образом есть дальнейший стандартный блок для создания искусственных клеток на поверхности жареного картофеля и изучения всех связанных явлений. «Довольно вероятно осуществить подобные клетке системы с плотно упакованной ДНК на чипе», говорит Симмель. Уплотнение ДНК могло тогда использоваться, чтобы улучшить контроль экспрессии гена и копирования генетической информации в этих видах искусственных клеток.
В принципе также возможно использовать плотно упакованные Молекулы ДНК, чтобы передать и распределить сигналы и информацию через своего рода путь проведения на таких биочипах. Уплотнение и decondensation могли использоваться в качестве переключателей вкл/выкл с хорошим временным контролем.Фридрих Зиммель не был бы влюбленным исследователем, если бы он не сделал, в дополнение к техническим прикладным перспективам, положите глаз на базовую физику. «Мы также хотим понять условия перехода фазы во время уплотнения», говорит Симмель. «Для этого у нас есть идеальные условия на чипе. Мы можем точно управлять, где уплотнение происходит и сколько времени оно берет».
Это несколько похоже на переохлажденную воду или пиво в коробке морозильника, в которой жидкость замораживает резко старт в отдельном моменте с семенем кристаллизации и затем распространяется за пределы там. Единственная разница – то, что переходом фазы не управляют температура, а скорее концентрация положительно заряженных молекул.
Исследование финансировалось Volkswagen Foundation, немецким Исследовательский фондом через Группу Превосходства Nanosystems Initiative Munich (NIM), Научный Фонд Израиля и Минерва 80 Фондов.