德開(kāi)發(fā)出通用DNA結構單位檢測器

　　據美國物理學(xué)家組織網(wǎng)近日報道，德國美因茨馬普高分子研究所的研究人員，以構成DNA(脫氧核糖核酸)基本結構單位的寡核苷酸適配子為基礎，開(kāi)發(fā)出了一種可以有效檢測抗生素、毒品和爆炸物等不同物質(zhì)的方法。該研究發(fā)表在美國化學(xué)協(xié)會(huì )期刊上。

　　這種方法的關(guān)鍵是利用原子力顯微鏡。原子力顯微鏡是一種可用來(lái)研究包括絕緣體在內的固體材料表面結構的分析儀器。它通過(guò)檢測待測樣品表面和一個(gè)微型力敏感元件之間的極微弱的原子間相互作用力來(lái)研究物質(zhì)的表面結構及性質(zhì)。

　　馬普高分子研究所的研究人員重點(diǎn)研究了構成DNA基本結構單位的寡核苷酸適配子。如果某種物質(zhì)可與寡核苷酸適配子相結合，通過(guò)研究?jì)烧邤嗔验_(kāi)時(shí)的力的變化，不僅可以在物質(zhì)濃度極低的條件下進(jìn)行測量，同時(shí)也可以精確地研究該物質(zhì)，包括這物質(zhì)是如何與寡核苷酸適配子相結合，以及兩者之間的結合力到底有多大等等。

　　寡核苷酸適配子是檢測包括遺傳物質(zhì)DNA和RNA(核糖核酸)在內的各種化學(xué)物質(zhì)的理想手段，就像誘餌可以捕捉到魚(yú)一樣。組成DNA的四種不同的堿基具有無(wú)限可能的序列，這樣就可獲得多種多樣的結果。更為特殊的是，DNA的不同堿基有不同的物理結構。這樣，寡核苷酸適配子可以形成特定的囊狀結構來(lái)適應相應的分子。包括抗生素、可卡因、TNT以及蛋白質(zhì)在內的大多數分子均可以找到相應的寡核苷酸適配子囊狀結構。

　　馬普高分子研究所的研究人員試圖尋找一種可以分裂為兩個(gè)部分的寡核苷酸適配子，并且目標分子可在囊狀結構的兩部分之間形成橋梁。這樣的寡核苷酸適配子可以篩選出來(lái)。

　　在通用型檢測器的首次試驗中，研究人員將磷酸腺苷(AMP)作為目標分子，而囊狀寡核苷酸適配子可以容納兩個(gè)磷酸腺苷分子。然后，他們將囊狀寡核苷酸適配子的一部分附著(zhù)在原子力顯微鏡探針的尖端，另一部分則置于載物臺上。降低探針的尖端，使兩部分發(fā)生接觸，囊狀寡核苷酸適配子內的兩個(gè)堿基之間形成氫鍵。提高探針的尖端，結合在一起的囊狀寡核苷酸適配子的兩部分能像彈簧一樣發(fā)生伸縮。此時(shí)，可以測量?jì)烧咧�間所產(chǎn)生的力。隨著(zhù)拉力的不斷加大，兩者最終會(huì )發(fā)生斷裂。

　　隨后，研究人員又進(jìn)行了第二個(gè)實(shí)驗。在囊狀寡核苷酸適配子的兩部分發(fā)生斷裂之前，加入二磷酸腺苷分子溶液。這樣兩個(gè)磷酸腺苷被置于空的囊狀寡核苷酸適配子中，囊狀寡核苷酸適配子的兩部分再次形成氫鍵。由于磷酸腺苷分子增強了兩部分的結合力，因此要想使兩部分發(fā)生斷裂，必須使用更大的力，這樣就可通過(guò)力的差異測出磷酸腺苷分子。

　　為了確定斷裂力的大小，研究人員反復測量了1000次，確定AMP寡核苷酸適配子平均約為39皮牛(piconewtons)，比沒(méi)有AMP分子時(shí)約高12皮牛。作為對照，他們使用不同的囊狀適配子，并確定了不同適配子分裂成兩部分所需要的力的大小。

　　研究人員表示，新方法不僅適用于檢測特定的分子，也可研究單個(gè)分子。比如可以確定當適配子不發(fā)生斷裂時(shí)力的大小，進(jìn)而發(fā)現分子適配子氫鍵的變化;也可以改變目標分子的形成方式，使之形成兩個(gè)或三個(gè)氫鍵橋，這對于理解目標分子及核酸適配子十分重要。適配子的結合性質(zhì)具有廣泛的應用潛力，比如DNA片段現已廣泛應用于環(huán)境分析和醫療診斷，作為分子工具和基本結構其應用范圍還具有廣闊的發(fā)展前景。