DNA の電気伝導性を測る

化学 ナノテク

Wiring Up DNA
Measuring the conductivity of DNA could provide a way to detect mutations.
http://www.technologyreview.com/Nanotech/20205/

  By wiring up DNA between two carbon nanotubes, researchers have
measured the molecule's ability to conduct electricity. Introducing
just a single letter change can drastically alter the DNA's
resistance, the researchers found, a phenomenon that they plan to
exploit with a device that can rapidly screen DNA for disease-linked
mutations.
	:
  But in the new study, Colin Nuckolls, a professor of chemistry at
Columbia University, in New York, teamed up with Jacqueline Barton, a
professor of chemistry at Caltech, in Pasadena, CA, who's an expert in
DNA charge transport.
	:
  The researchers used an etching process to slice a gap in a carbon
nanotube; they created a carboxylic acid group on the nanotube at each
end of the gap. They then reacted these groups with DNA strands whose
ends had been tagged with amine groups, creating tough chemical amide
links that bond together the nanotubes and DNA. The amide linkages are
robust enough to withstand enormous electrical fields.
  The team estimated that DNA strands of around 15 base pairs (around
6 nanometers) in length had a resistance roughly equivalent to that of
a similar-sized piece of graphite. This is a finding that the
researchers might have expected since the chemical base pairs that
constitute DNA create a stack of aromatic rings similar to those in
graphite.
  Barton and Nuckolls performed two tricks with their wired-up
DNA. For their first, they introduced a restriction enzyme that bound
and cut the DNA at a specific sequence. When severed, the current
running through the DNA vanished. "It's a way of biochemically blowing
a fuse," Nuckolls says. It also demonstratesthat the DNA keeps its
native structure in the circuit; if it had not, the enzyme would not
recognize and cut the molecule.

DNA を二つのカーボンナノチューブの間につないで DNA の電気伝導性を
測るというお話。1つの塩基の違いだけで抵抗ががらっと変わります
(1つのミスマッチで抵抗が300倍に増える)。これを使って病気につながる DNA
の変異を見分ける装置を作ろうとしています。


電極との間のつなぎかたが重要で、ナノチューブを切って切れ目に
カルボン酸基をつけ、端にアミノ基をつけた DNA と反応させたそうです。
共有結合なので丈夫なんですね。


6nmの DNA 鎖が同程度の大きさのグラファイトと抵抗がだいたい同じだそうです。
たしかに芳香族分子がスタックしてるからそうなんでしょうか。


特定の配列で DNA を切る酵素を使うことによって、DNA が自然のままの構造
をしていることが示せるし、生化学的なヒューズとしても使えるとのこと。


DNA が自然のままの構造ということは水中での測定でしょうか?
DNA は水和している水の数によって電気伝導性が違うと聞いたことがあるし。
あと DNA って中にもたくさんアミノ基があるけどそれは水素結合しているから
カーボンナノチューブとはくっつかないのかな。
DNA につなぐ方と反対側のカーボンナノチューブはどうやって回路の他の
部分とつないでいるのかな?

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