ДНК в нанопорах

Молекулярные биологи используют гель-электрофорез для разделения фрагментов ДНК. Команда исследователей под руководством обладателя премии Vici Сержа Лемея впервые показала, как гель влияет на движение ДНК. Учёные провели одну молекулу ДНК через нанопору, чтобы проанализировать действующие на неё силы. Результаты исследования опубликованы 29 марта в Nature Physics.

Движение ДНК под действием электрического поля (электрофорез) обусловлено отрицательно заряженными группами в её структуре. Эти заряды экранируются положительными ионами, которые образуют слой вокруг ДНК. Эти ионы замедляют движение ДНК в электрическом поле. Электростатические силы и противодействующее трение геля неразрывно связаны, поэтому до сих пор казалось невозможным исследовать эти два фактора независимо.

Комбинация технологий

Исследователи создали нанопоры разных размеров, чтобы варьировать пространственное ограничение для ДНК. Затем с помощью оптического пинцета они захватили перспексовый шарик, к которому была прикреплена ДНК, и протащили молекулу через нанопору. Разные размеры пор позволили напрямую изучить гидродинамическое взаимодействие между ДНК и нанопорой.

Измерения показали, что замедляющие силы со стороны ионов постепенно уменьшаются, когда ДНК движется через более крупную нанопору. Чем больше пора, тем меньше сопротивление. Расчёты, основанные только на электростатических силах, давали другие ожидания. Оказалось, что гидродинамическое окружение оказывает большее влияние, чем предполагалось.

Команда использовала уникальную комбинацию различных техник. Эта комбинация создаёт хорошую основу для многообещающего развития методов работы с одиночными молекулами на основе нанопор. Например, такие методы позволяют детально детектировать взаимодействие между белками и ДНК.

Источник: Netherlands Organization for Scientific Research
Публикация: Origin of the electrophoretic force on DNA in solid-state nanopores. Nature Physics, Stijn van Dorp, Ulrich F. Keyser, Nynke H. Dekker, Cees Dekker, Serge G. Lemay.