ДНК-"клетка" может улучшить нанопоровую технологию
Исследователи из Университета Брауна объединили нанопору с крошечной клеткой, способной захватывать и удерживать одиночную нить ДНК после её прохождения через пору. Пока нить находится в клетке, с ней можно проводить биохимические эксперименты, после чего её можно снова протянуть через нанопору, чтобы увидеть произошедшие изменения.
"Это позволяет впервые взглянуть на одну и ту же молекулу до и после любой химической реакции, которая могла произойти", — сказал Дерек Штейн, доцент физики и инженерии.
Устройство, описанное в Nature Communications, напоминает миниатюрную полую шайбу. На одной стороне находится нанопора, на другой — отверстие побольше. При погружении в раствор с ДНК электрический ток через нанопору захватывает одиночную нить и втягивает её в полую камеру. Там нить естественным образом сворачивается в клубок, который слишком велик, чтобы выйти через верхнее отверстие. Через это отверстие можно вводить дополнительные молекулы для реакции с захваченной ДНК. После реакции ток меняют на обратный, и нить выталкивается обратно через пору для анализа изменений.
"По сути, мы создали очень маленькую пробирку. Мы можем проводить биохимию с одиночной нитью в этом очень ограниченном пространстве", — сказал Сюй Лю, руководивший работой.
Ключевым моментом стал размер клетки: около 1,5 микрометров в квадрате. Если бы она была меньше, ДНК не смогла бы свернуться и вышла бы через верхнее отверстие.
Технологию протестировали с использованием рестриктазы — фермента, разрезающего ДНК в определённых последовательностях. После втягивания целой молекулы ДНК в клетку через верхнее отверстие добавили фермент. При обратном протягивании через пору было зафиксировано четыре отдельных сигнала, что подтвердило успешное разрезание нити на четыре фрагмента.
Исследователи считают, что устройство можно использовать для различных экспериментов с ДНК, например, для применения гибридизационных зондов, которые связываются с целевыми последовательностями, создавая выступ на нити ДНК, легко обнаруживаемый нанопорой.
"Раньше с нанопорами это было невозможно, потому что молекула уплывала. Теперь можно измерить одну и ту же молекулу до и после воздействия", — отметил Штейн.