Populaire Berichten

Editor'S Choice - 2019

Chemici gebruiken DNA om de kleinste thermometer ter wereld te bouwen

Anonim

Onderzoekers van de Universiteit van Montreal hebben een programmeerbare DNA-thermometer gemaakt die 20.000x kleiner is dan een mensenhaar. Deze wetenschappelijke vooruitgang die deze week in het tijdschrift Nano Letters is gemeld, kan ons begrip van natuurlijke en door de mens ontworpen nanotechnologieën aanzienlijk helpen verbeteren door temperatuurmeting op nanoschaal mogelijk te maken.

advertentie


Meer dan 60 jaar geleden ontdekten onderzoekers dat de DNA-moleculen die coderen voor onze genetische informatie zich kunnen ontvouwen bij verhitting. "In de afgelopen jaren ontdekten biochemici ook dat biomoleculen zoals eiwitten of RNA (een molecuul vergelijkbaar met DNA) worden gebruikt als nanothermometers in levende organismen en rapporteren temperatuurvariatie door vouwen of ontvouwen, " zegt senior auteur prof. Alexis Vallée-Bélisle. "Geïnspireerd door die natuurlijke nanothermometers, die meestal 20.000x kleiner zijn dan een mensenhaar, hebben we verschillende DNA-structuren gemaakt die kunnen vouwen en ontvouwen bij specifiek gedefinieerde temperaturen."

Een van de belangrijkste voordelen van het gebruik van DNA om moleculaire thermometers te ontwikkelen, is dat DNA-chemie relatief eenvoudig en programmeerbaar is. "DNA is gemaakt van vier verschillende monomeermoleculen die nucleotiden worden genoemd: nucleotide A bindt zwak aan nucleotide T, terwijl nucleotide C sterk bindt aan nucleotide G", legt David Gareau uit, eerste auteur van het onderzoek. "Met behulp van deze eenvoudige ontwerpregels zijn we in staat om DNA-structuren te creëren die zich vouwen en ontvouwen op een specifiek gewenste temperatuur." "Door optische reporters toe te voegen aan deze DNA-structuren, kunnen we daarom 5 nm-brede thermometers maken die een gemakkelijk detecteerbaar signaal produceren als een functie van de temperatuur, " voegt Arnaud Desrosiers, co-auteur van dit onderzoek, eraan toe.

Deze thermometers op nanoschaal openen vele opwindende wegen in het opkomende gebied van nanotechnologie en kunnen ons zelfs helpen de moleculaire biologie beter te begrijpen. "Er zijn nog veel onbeantwoorde vragen in de biologie, " voegt Prof. Vallée-Bélisle eraan toe: "We weten bijvoorbeeld dat de temperatuur in het menselijk lichaam op 37 ° C wordt gehouden, maar we hebben geen idee of er een grote temperatuurvariatie is op de nanoschaal in elke individuele cel. " Een vraag die momenteel door het onderzoeksteam wordt onderzocht, is om te bepalen of nanomachines en nanomotoren die van nature zijn ontwikkeld gedurende miljoenen jaren van evolutie ook oververhit raken als ze in hoog tempo werken. "In de nabije toekomst stellen we ons ook voor dat deze op DNA gebaseerde nanothermometers kunnen worden geïmplementeerd in elektronische apparaten om de lokale temperatuurvariatie op nanoschaal te volgen", besluit Prof. Vallée-Bélisle.

advertentie



Verhaal Bron:

Materiaal geleverd door de Universiteit van Montreal . Opmerking: inhoud kan worden bewerkt voor stijl en lengte.


Journal Reference :

  1. David Gareau, Arnaud Desrosiers, Alexis Vallée-Bélisle. Programmeerbare kwantitatieve DNA-nanothermometers . Nano Letters, 2016; DOI: 10.1021 / acs.nanolett.6b00156