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德開發(fā)出通用DNA結(jié)構(gòu)單位檢測(cè)器
閱讀：147 發(fā)布時(shí)間：2013-8-20德開發(fā)出通用DNA結(jié)構(gòu)單位檢測(cè)器
綜合外電報(bào)道，德國美因茨馬普高分子研究所的研究人員，以構(gòu)成DNA（脫氧核糖核酸）基本結(jié)構(gòu)單位的寡核苷酸適配子為基礎(chǔ)，開發(fā)出了一種可以有效檢測(cè)抗生素、爆炸物等不同物質(zhì)的方法。該研究發(fā)表在美國化學(xué)協(xié)會(huì)期刊上。
這種方法的關(guān)鍵是利用原子力顯微鏡。原子力顯微鏡是一種可用來研究包括絕緣體在內(nèi)的固體材料表面結(jié)構(gòu)的分析儀器。它通過檢測(cè)待測(cè)樣品表面和一個(gè)微型力敏感元件之間的極微弱的原子間相互作用力來研究物質(zhì)的表面結(jié)構(gòu)及性質(zhì)。
馬普高分子研究所的研究人員重點(diǎn)研究了構(gòu)成DNA基本結(jié)構(gòu)單位的寡核苷酸適配子。如果某種物質(zhì)可與寡核苷酸適配子相結(jié)合，通過研究?jī)烧邤嗔验_時(shí)的力的變化，不僅可以在物質(zhì)濃度極低的條件下進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)也可以地研究該物質(zhì)，包括這物質(zhì)是如何與寡核苷酸適配子相結(jié)合，以及兩者之間的結(jié)合力到底有多大等等。
寡核苷酸適配子是檢測(cè)包括遺傳物質(zhì)DNA和RNA（核糖核酸）在內(nèi)的各種化學(xué)物質(zhì)的理想手段，就像誘餌可以捕捉到魚一樣。組成DNA的四種不同的堿基具有無限可能的序列，這樣就可獲得多種多樣的結(jié)果。更為特殊的是，DNA的不同堿基有不同的物理結(jié)構(gòu)。這樣，寡核苷酸適配子可以形成特定的囊狀結(jié)構(gòu)來適應(yīng)相應(yīng)的分子。包括抗生素、TNT以及蛋白質(zhì)在內(nèi)的大多數(shù)分子均可以找到相應(yīng)的寡核苷酸適配子囊狀結(jié)構(gòu)。
馬普高分子研究所的研究人員試圖尋找一種可以分裂為兩個(gè)部分的寡核苷酸適配子，并且目標(biāo)分子可在囊狀結(jié)構(gòu)的兩部分之間形成橋梁。這樣的寡核苷酸適配子可以篩選出來。
在通用型檢測(cè)器的試驗(yàn)中，研究人員將磷酸腺苷（AMP）作為目標(biāo)分子，而囊狀寡核苷酸適配子可以容納兩個(gè)磷酸腺苷分子。然后，他們將囊狀寡核苷酸適配子的一部分附著在原子力顯微鏡探針的，另一部分則置于載物臺(tái)上。降低探針的，使兩部分發(fā)生接觸，囊狀寡核苷酸適配子內(nèi)的兩個(gè)堿基之間形成氫鍵。提高探針的，結(jié)合在一起的囊狀寡核苷酸適配子的兩部分能像彈簧一樣發(fā)生伸縮。此時(shí)，可以測(cè)量?jī)烧咧g所產(chǎn)生的力。隨著拉力的不斷加大，兩者zui終會(huì)發(fā)生斷裂。
隨后，研究人員又進(jìn)行了第二個(gè)實(shí)驗(yàn)。在囊狀寡核苷酸適配子的兩部分發(fā)生斷裂之前，加入二磷酸腺苷分子溶液。這樣兩個(gè)磷酸腺苷被置于空的囊狀寡核苷酸適配子中，囊狀寡核苷酸適配子的兩部分再次形成氫鍵。由于磷酸腺苷分子增強(qiáng)了兩部分的結(jié)合力，因此要想使兩部分發(fā)生斷裂，必須使用更大的力，這樣就可通過力的差異測(cè)出磷酸腺苷分子。
為了確定斷裂力的大小，研究人員反復(fù)測(cè)量了1000次，確定AMP寡核苷酸適配子平均約為39皮牛（piconewtons），比沒有AMP分子時(shí)約高12皮牛。作為對(duì)照，他們使用不同的囊狀適配子，并確定了不同適配子分裂成兩部分所需要的力的大小。
研究人員表示，新方法不僅適用于檢測(cè)特定的分子，也可研究單個(gè)分子。比如可以確定當(dāng)適配子不發(fā)生斷裂時(shí)力的大小，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)分子適配子氫鍵的變化;也可以改變目標(biāo)分子的形成方式，使之形成兩個(gè)或三個(gè)氫鍵橋，這對(duì)于理解目標(biāo)分子及核酸適配子十分重要。適配子的結(jié)合性質(zhì)具有廣泛的應(yīng)用潛力，比如DNA片段現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于環(huán)境分析和醫(yī)療診斷，作為分子工具和基本結(jié)構(gòu)其應(yīng)用范圍還具有廣闊的發(fā)展前景。
德開發(fā)出通用DNA結(jié)構(gòu)單位檢測(cè)器