Illustratie van het experiment van Porath met een DNA-molecuul waar een elektrische stroom doorheen stroomt, die door twee nanodeeltjes (oranje cirkels) aan de elektroden (geel) is gebonden. Krediet: Hebreeuwse universiteit
DNA-moleculen drukken erfelijkheid uit door middel van genetische informatie. In de afgelopen jaren hebben wetenschappers echter ontdekt dat DNA elektrische stromen kan geleiden. Dit maakt het een interessante kandidaat voor rollen die de natuur niet voor dit molecuul had bedoeld, zoals kleinere, snellere en goedkopere elektrische schakelingen in elektronische apparaten, en om de vroege stadia van ziekten als kanker en COVID-19 op te sporen.
In een recente studie gepubliceerd in Natuur NanotechnologieHebben professor Danny Porath van de Hebreeuwse Universiteit van Jeruzalem (HU) en zijn team aan het Instituut voor Chemie van HU en het Centrum voor Nanowetenschappen en Nanotechnologie de naald dichter bij dergelijke toepassingen gebracht door een zeer betrouwbare methode te demonstreren om elektrische stromen te meten een DNA-molecuul. Ze waren in staat om individuele moleculen tussen de elektroden te lokaliseren en te identificeren en om significante elektrische stromen in individuele DNA-moleculen te meten. Hun meest verrassende bevinding was dat de stroom door de DNA-ruggengraat gaat, in tegenstelling tot eerdere aannames in de wetenschappelijke gemeenschap dat de stroom langs DNA-basenparen stroomde. “De hoge mate van betrouwbaarheid, experimentele reproduceerbaarheid en stabiliteit van onze methode maakt een breed scala aan experimenten mogelijk waarin onderzoekers meer te weten kunnen komen over de geleidingseigenschappen van DNA en het veld dichter bij het creëren van op DNA gebaseerde medische detectoren en elektronische schakelingen kunnen brengen”, aldus Porath.
Teamlid HU Ph.D. student Roman Zhuravel overwon langdurige technische moeilijkheden om een techniek te ontwikkelen die op betrouwbare wijze een enkel DNA-molecuul aan elektrische contacten kon hechten. Om te verifiëren dat de meeste stroom door de backbone gaat, creëerde hij discontinuïteiten in de backbone zelf – aan beide zijden van de dubbele helix – en zag dat er in dit geval geen stroom was.
Voor Porath zijn deze bevindingen een hoogtepunt in hun carrière: “We hebben een 20 jaar oud paradigma kunnen ontkrachten. Hoewel er nog veel technische hindernissen moeten worden uitgewerkt, hebben we een grote stap gezet in de richting van de heilige graal van het bouwen van een DNA. -gebaseerd elektronisch circuit. “
Afbeelding van een elektronenmicroscoop met elektroden met een enkel DNA-molecuul. Rechterbeeld toont molecuul (zie de nanodeeltjes omcirkeld door een rode ellipsen), links zonder molecuul. Krediet: Hebreeuwse Universiteit van Jeruzalem
Roman Zhuravel et al. Backbone ladingstransport in dubbelstrengs DNA, Natuur Nanotechnologie (2020). DOI: 10.1038 / s41565-020-0741-2
Natuur Nanotechnologie
Geleverd door Hebreeuwse Universiteit van Jeruzalem
