ДНК сквозь нанопоры входит и выходит, но очень осторожно

С прогрессом в сфере нанотехнологий все более важной становится необходимость понять динамику наномира.

Что случится, например, когда мы попытаемся провести полиэлектролит (длинная цепь электрически заряженных молекул, таких как ДНК) через нанопору, если узлы приводят к тому, что процесс перемещение застревает? Это отнюдь не бессмысленный вопрос, поскольку разрабатывается новый метод секвенирования ДНК для электрохимического анализа каждой отдельной нити путем перемещение ее через нанопору. Поскольку нити обычно запутываются, если они очень длинные, Анджело Роса с коллегами намерены изучить динамику этого перемещения теоретически, выполнив моделирование процесса.

Модель, выбранная учеными, показала, что застревание происходит не просто потому, что нить содержит узлы, а вследствие отношения между трением и силой, приложенной для проведения молекулы в промежуток. «Результат не настолько очевиден, если сравнивать с тем, что происходит на макроуровне», пояснил Кристиан Мишлетти, один из авторов работы, опубликованной в издании Physical Review Letters. „Узлы вводят эффективное трение, которое растет с прикладываемой силой и тянет полимер на другую сторону нанопоры. Перемещение останавливается лишь выше пороговой силы“.

„Согласно тому, что мы увидели на примере модели, чтобы избежать закупорки поры и остановки перемещения, необходимо контролировать прикладываемую силу, не слишком нагнетая“, пояснил Роса.

Данное исследование — только первый шаг. Для количественной детализации процесса (чему равен порог и как необходимо измерять силу, чтобы максимизировать эффективность метода секвенирования) необходимо провести больше всесторонних испытаний, как на теоретическом, так и на экспериментальном уровне.

Нанопоросеквенирование — инновационная технология, альтернативная более традиционным методам, таким как PCA (метод главных компонент). Наносеквенирование включает разделение двух нитей нуклеобазы, которые составляют двойную спираль ДНК, и анализ их по отдельности. Каждая нить проводится через нанопору, и во время перемещение фиксируются электрические изменения. Это электрохимический метод: изменения в электрическом поле дают информацию о химическом составе молекулы, проходящей через пору, благодаря чему этот состав можно будет восстановить. До сих пор данный метод приводил к хорошим результатам с короткими нитями ДНК, в то время как длинные из-за узлов создавали большие трудности. Именно поэтому такие исследования, как это, являются важным шагом для увеличения эффективности метода нанопоросеквенирования.

09.11.2012