美國科學(xué)家近日揭示了單鏈DNA在穿越碳納米管時(shí)發(fā)生的“易位”過程。這一過程可引發(fā)電流的不規(guī)則激增，而其中涉及的電子信號(hào)特性，或可為納米孔技術(shù)在快速DNA測序中的應(yīng)用提供幫助。

　　美國亞利桑那州立大學(xué)生物設(shè)計(jì)研究所的斯圖爾特?林賽博士及同事在《科學(xué)》雜志上發(fā)表的此項(xiàng)研究成果借助了納米孔技術(shù)。納米孔技術(shù)是近來研究人員在微制造技術(shù)上的一項(xiàng)突破，可實(shí)現(xiàn)單個(gè)分子規(guī)格內(nèi)納米孔的構(gòu)設(shè)，其為單分子的操作和研究提供了更多可能?？茖W(xué)家表示，可以在位于納米孔兩端的電極上施加連續(xù)的電壓，引發(fā)納米孔封閉通道內(nèi)離子電流的流動(dòng)。在這種尺度范圍內(nèi)，即使是單個(gè)分子的“通過”也會(huì)導(dǎo)致電流作出相應(yīng)的改變，科研人員可人為將電流進(jìn)行電子化擴(kuò)大，得到電流的測量結(jié)果。

　　研究團(tuán)隊(duì)采用直徑介于1納米至2納米間的單壁碳納米管作為傳導(dǎo)通道。當(dāng)電流被導(dǎo)入納米管時(shí)，由60個(gè)或120個(gè)核苷酸組成的單鏈DNA片段也隨即進(jìn)入納米管中，并在DNA分子攜帶的負(fù)電荷的驅(qū)使下，從入口處的正極轉(zhuǎn)移至輸出處的負(fù)極。結(jié)果顯示，科研人員可在培育完好的碳納米管內(nèi)探測到DNA易位過程中強(qiáng)烈的電子活動(dòng)突增，而反向偏置電極則可導(dǎo)致電流尖波的消失，當(dāng)電極恢復(fù)原狀時(shí)尖峰又會(huì)重新出現(xiàn)。在全部的DNA樣本中，約有20%的樣本在易位過程中出現(xiàn)了不規(guī)則的離子電流尖波。而DNA的易位速率則由核苷酸的結(jié)構(gòu)及DNA樣本的分子質(zhì)量等因素共同決定。

　　雖然科研人員仍需構(gòu)建大量的模型以確定納米管中涌現(xiàn)出強(qiáng)烈電流的機(jī)理，但DNA易位過程中涉及的電子信號(hào)特性，或可為納米孔技術(shù)在快速DNA測序中的應(yīng)用提供相當(dāng)?shù)膸椭?。利用納米孔技術(shù)進(jìn)行快速測序的關(guān)鍵在于對(duì)DNA的易位進(jìn)行精確控制，而碳納米管可使對(duì)納米孔特性的控制變得更加簡易、可靠。

　　林賽博士強(qiáng)調(diào)，如果能進(jìn)一步完善這一過程，DNA測序的速度可比使用現(xiàn)有方法提升千萬倍，成本也將大大降低，從而實(shí)現(xiàn)一對(duì)一的基因測序，為完善個(gè)體化治療以治愈更多疾病奠定基礎(chǔ)。