Структура молекулы ДНК может быть определена с помощью сканирующего туннельного микроскопа – одного из основных инструментов нанотехнологов, доказали американские ученые, результаты работы которых приводятся в воскресенье в статье журнала Nature Nаnotechnology.

Ученые из многих лабораторий мира разрабатывают различные способы определения структуры молекулы ДНК, в том числе, с помощью нанотехнологий. К примеру, одним из наиболее популярных подходов стало применение нанопористых мембран. Однако для расшифровки строения ДНК могут быть пригодны и другие нанотехнологические методы.

Сотрудники Университета Аризоны (США) продемонстрировали, как структуру молекулы ДНК можно определить с помощью сканирующего туннельного микроскопа. Он предназначен для измерения рельефа проводящих поверхностей и является одним из основных инструментов нанотехнологов. В таком микроскопе острая металлическая игла (основной элемент прибора) подводится к изучаемому образцу на расстояние десятых долей нанометра. При подаче на иглу напряжения возникает так называемый туннельный ток, величина которого зависит от расстояния до поверхности образца. Поскольку в процессе сканирования игла движется, то таким образом можно получать информацию о рельефе поверхности, в том числе о структуре различных молекул.

В своей работе американские биофизики модифицировали иглу микроскопа, присоединив к ней молекулу 4-меркаптобензамида. Принципиальная особенность этого вещества в том, что оно может различными способами связываться с нуклеотидами в составе ДНК – «буквами» генетического алфавита. Тем самым изменялась величина туннельного тока, благодаря чему можно было однозначно определить, с какой «буквой» в ДНК в тот или иной момент времени связывалась игла микроскопа.

Сначала исследователи измерили параметры туннельных токов, характерных для конкретных нуклеотидов. Далее они изучили силу этих токов при сканировании коротких «пятибуквенных» фрагментов молекулы ДНК различного строения. Выяснилось, что электрические сигналы от отдельных «букв» ДНК довольно четко различаются, что позволяло определить строение ДНК-отрезков. Как полагают авторы работы, данная методика после ряда усовершенствований может быть применена для расшифровки строения более длинных молекул.

Использование новых методов секвенирования (расшифровки генетического «текста»), как ожидаются, приведет к существенному снижению стоимости этого процесса, что позволит в массовом порядке изучать генетические особенности отдельных людей. Это особенно важно для поиска причин наследственных заболеваний, тяжело поддающихся излечению.

По материалам: