خطکش ملکولی

دانشمندان لابراتوار ملی لارنس برکلی وابسته به سازمان انرژی امریکا بتازگی خطکشی را از نانوذرات هلالی شکل طلا و دی ان ای طراحی کرده اندکه قادراست کوچکترین پدیده های زیستی مانند محل دقیق اتصال پروتئین به یک رشته دی ان ای را اندازه گیری کرده و مشخص کند.

کد خبر: ۱۱۵۹۰۹

آنها هم اکنون مشغول بررسی محصولات نهایی این سری از رویدادها از طریق فهرست بندی سطوح تعریف ژنها و پروتئین های متفاوت هستند. فانکینگ فرانک چن ، یکی از اعضای تیم تحقیقاتی لابراتوار برکلی می گوید: این خطکش قادر است بدون نیاز به عوامل نشاندار رادیواکتیو عکس العمل های متقابل دی ان ای و پروتئین متصل به آن را به خوبی اندازه گیری کند و با قدرت درشت نمایی بالا نمایش دهد.
به گفته این تیم تحقیقاتی ، دانشمندان می توانند برای درک سریع وآسان فرآیند پردازش وانتقال اطلاعات ژنتیکی از دی ان ای به آر ان ای به تعریف عبارت ژنی می انجامد از خطکش مولکولی بهره بگیرند؛ بعلاوه آنها می توانند با مشاهده دقیق روند و بررسی مراحل اولیه فعالیتهای دی ان ای و واکنش آن نسبت به پروتئین و بعکس نقشه آن را ترسیم کنند. امروزه دانشمندان برای انجام این مهم به شیوه های برچسب گذاری دی ان ای ، پروتئین های نشان دار رادیو اکتیو یا ترکیبات فلوئورسنت متوسل می شوند ؛ اما آماده سازی برچسب های رادیواکتیو کار خسته کننده و وقتگیری است.
از این گذشته محدودیت های خاص خود را در به کارگیری مواد رادیواکتیو به همراه دارد. درباره برچسبهای فلوئورسنت نیز علاوه برکوتاهی عمر آنها باید به ناتوانی آنها در اندازه گیری و بررسی واکنشهای پیچیده بین دی ان ای و پروتئینهایی که طول ترکیبی آنها بیش از 8نانومتر باشد اشاره کرد، این درحالی است که خطکش مولکولی می تواند بررسی و اندازه گیری واکنش های ترکیبات بیش از 17نانومتر جواب دهد و درباره ترکیبات بیش از 70نانومتر نیز می توان امیدوار بود.گفتنی است خطکش مولکولی از نانو ذرات طلا تشکیل یافته که به هر ذره حدودا 100رشته دی ان ای گره خورده است درست مانند یک عنکبوت صد دست و پا.اساس کاراین خطکش برپدیده تشدید پلاسمون استواراست.
این پدیده به معنی اجتماع الکترونهایی است که دریک ذره فلزتشدید می شوند. این ذره درخطکش مولکولی همان ترکیب نانوذرات طلا ورشته های دی ان ای متصل به آن است.
تغییر در تشدید پلاسمون در حد تغییر یک ذره است که باعث ایجاد اختلاف در پراکندگی طول موج می شود. مثلا اگر ترکیبات عنکبوتی دی ان ای و طلا که هر جفت آن 54باز طول دارد به هر دلیلی کاهش طول داشته باشد آن وقت پراکندگی طول موج های رشته های دی ان ای نیز تغییر می یابد که این تغییر را می توان به وسیله طیف نما براحتی اندازه گیری و مشخص کرد.این شیوه از چنان حساسیت بالایی برخوردار است که می تواند دانشمندان را در تشخیص کاهش احتمالی طول دی ان ای به اندازه یک باز کمک کرده و ترسیم محل دقیق واکنش های متقابل دی ان ای و پروتئین متصل به آن را ممکن کند. چن و همکارانش برای آزمایش خطکش ملکولی به ردیابی دی ان ای به وسیله آن پرداختند کاری که معمولا درمورد پروتئین هایی لحاظ می شود که نقش مهمی در تعریف عبارت ژنی دارند. آنها برای این کار یک ترکیب ارتقایی متشکل ازدی ان ای ونانوذره طلا ساختند. به طورمعمول صدرشته دی ان ای که هرجفت آن 54بازطول دارد می تواند با یک نانوذره طلااتصال داشته باشد، اما آنها توانستند ردیفی از6 جفت باز را که برای اتصال به مدل پروتئین (EcoRIQ111) مناسب است ، جای دهند. سپس این پروتئین را در ترکیبات دی ان ای وطلا که به شکل خاصی تهیه شده بودند وارد کردند و به پروتئین فرصت دادند تا به رشته های دی ان ای متصل شود.در مرحله بعدی برای ترسیم محل دقیق اتصال آنزیمی موسوم به نوکلئاز را وارد کردند.
نوکلئاز به محض تماس با این ترکیب ، شروع به تکه تکه کردن رشته ها کرده و هر جفت باز را یکی پس از دیگری جدا و جابه جا کرد و این کار را تا زمانی ادامه داد که از سوی پروتئین EcoRI متوقف شد. درست مانند این که شخصی درحال مکیدن یک رشته ماکارونی است ، اما به محض نشستن مگسی روی رشته عمل مکیدن راقطع کند. به این ترتیب رشته های دی ان ای متصل به ذرات طلا کوتاه و محل دقیق اتصال به وسیله تکه های بریده شده مشخص شد که به دانشمندان امکان داد محل اتصال پروتئین به دی ان ای را روی عدد صفر تنظیم کنند.