Разработан метод регулирования связи ДНК с золотом

Результаты исследования, проведенного группой немецких специалистов из мюнхенского университета Людвига-Максимилиана, позволили авторам разработать новый способ точного позиционирования ДНК на золотой поверхности, причем данная методика не требует проведения затратной предварительной подготовки. Новый способ основан на методах электрохимии: напряжение, подаваемое на золотой электрод, позволяет исследователям определить, войдет ли ДНК в химическую связь с атомами золота (при отрицательном напряжении) или же нет (при положительном напряжении).

В процессе своей работы немецкие эксперты использовали атомно-силовой микроскоп (АСМ), с помощью острия которого захватывались короткие молекулы ДНК, после чего данное острие касалось золотого электрода в строго определенном месте и затем снова поднималось. В целях определения степени надежности связи между ДНК и золотом, ученые измеряли силу, необходимую для отделения молекулы от поверхности. Такие силы не превышают 1 нН, а потому могут быть измерены только лишь при помощи АСМ.

Как сообщает на своих страницах интернет-портал rccnews.ru, результаты проведенных экспериментов показали, что от природы отрицательно заряженная молекула ДНК совершенно неожиданно образует связь с также отрицательно заряженным электродом, отталкиваясь в то же время от положительно заряженного электрода. По словам мюнхенских биофизиков, данный феномен объясняется присутствием в опытном растворе ионов магния, положительный заряд которых вдвое сильнее, что позволяет им выступать в роли посредника между ДНК и электродом. Более того, молекулы ДНК способны образовывать соединения только лишь с восстановленными атомами золота, что также требует наличия отрицательного напряжения.

В целях выяснения механизма указанной связи, ученые использовали вместо ДНК ее отдельные структурные звенья – нуклеотиды тимидин и аденозин. Тимидин, являясь отдельным нуклеотидом, не содержит в себе первичной аминовой группы (-NH2). При этом данное звено ДНК, в отличие от прочно фиксирующегося на золоте аденозина, отнимается от золотой поверхности в отсутствие какого либо усилия.

На основании полученных данных специалисты пришли к выводу о том, что нуклеотиды с их первичной аминовой группой образуют соединение с атомами золота. Авторы работы склоняются к мысли, что метод контролируемого присоединения фрагментов ДНК к поверхности предоставляет специалистам возможность целенаправленного построения наноструктур, а также фиксации ДНК в неподвижном состоянии. Не вызывает никакого сомнения, что такая адгезия, управляемая с помощью электрического напряжения, будет востребована в биосенсорике, а также в так называемом ДНК-оригами.

Подробный отчет об исследовании мюнхенских специалистов опубликован в номере научного журнала «Nature Chemistry» от 4 июля 2010 года.