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日本研制出可操作长链DNA双螺旋的微型装置

2018-11-29 11:29:42
日本研制出可操作长链DNA双螺旋的微型装置 日本东京大学科研人员研制出可操作长链DNA双螺旋结构的微型装置,并开发出研究遗传物质的新方法。

相关科研结果刊登在近期出版的《芯片试验室》杂志上。

医学界早已掌握了确定遗传疾病和其他基因病原的方法,但长期以来在人工操作DNA双螺旋结构方面并没有取得大的进展。

原因在于,长度从几微米到几厘米,直径却只有2纳米的DNA双螺旋具有环状结构,基因编码信息被隐藏其内。

为了解决上述问题,研究人员利用酶将DNA分解成碎段。

但这种方法因可能导致基因之间的连续性及重要数据大量丢失,而未获得成功。

虽然DNA双螺旋非常脆,一不小心就会断裂,但是本世纪初科研人员还是利用光学“圈套方法”成功地将DNA拉伸开来,但这种方法只合适小份子。

日本科学家在上述方法的基础上,利用激光将DNA双螺旋挂在了微型挂扣上,之后缠绕在2个微型卷轴上,成功地研制出了操作长链DNA的方法。

研究人员认为,当DNA分子展开时,在三维空间肯定需要进行研究的基因比较容易,在这种状态下从DNA双螺旋上读取信息也很容易,就像在胶卷上看照片一样。

具体的技术工艺是:建立电动缠绕机后,对DNA双螺旋进行拉伸,其中每一个的长度不超过2微米,并使用高灵敏摄像机和荧光谱仪监控微型装置和DNA双螺旋线的转动;再用激光钳将专门建立的微型挂扣固定成字母“Z”型;然后将“Z”型微型挂扣与下个DNA双螺旋连接起来。

由于微型挂扣的终端是箭形结构,DNA双螺旋线不容易断裂,研究人员就可以将DNA双螺旋向任何方向转动。

接下来,利用激光束将DNA双螺旋转动缠绕在微型卷轴上。

这样,DNA双螺旋便可以与微型卷轴一起向任何方向转动。

之前的研究发现,DNA双螺旋线的断裂一般发生在以下情况中:作用在其上的力介于100微微牛顿到300微微牛顿之间。

而在这个系统中,外力不超过25微微牛顿。

研究人员介绍说,该装置可以操作一个长度达百万个碱基对的DNA份子,而且由于完全采取机械方法,不需要对被研究的DNA双螺旋进行任何化学转化。

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