یک تحقیق جدید نشان می‌دهد که می‌توان اطلاعات دقیق‌تری درباره رفتار دینامیکی اسیدهای نوکلئیک حین عبور آنها از نانوحفرات به‌دست آورد؛ این کار از طریق هدایت آنها به حفرات نامتقارن در یک مسیر برگشتی صورت می‌گیرد.
ابداع روشی جدید برای آنالیز اسیدهای نوکلئیک
نانوحفرات ابزارهای مفیدی در بررسی ساختارهای مولکولی به‌شمار می‌روند. یک تحقیق
جدید نشان می‌دهد که می‌توان اطلاعات دقیق‌تری درباره رفتار دینامیکی اسیدهای
نوکلئیک حین عبور آنها از نانوحفرات به‌دست آورد؛ این کار از طریق هدایت آنها به
حفرات نامتقارن در یک مسیر برگشتی صورت می‌گیرد.
در دنیای مولکول‌های زیستی همچون پروتئین‌ها و اسیدهای نوکلئیک موروثی DNA و RNA،
ساختار سه‌بعدی مولکول‌ها تعیین‌کننده عملکرد آنهاست. آنالیز عبور این مولکول‌ها از
نانوحفرات یک روش جدید و نویدبخش برای به‌دست آوردن اطلاعاتی درباره پیکربندی فضایی
این مولکول‌ها به‌شمار می‌رود. با این حال برهمکنش میان مولکول‌های مورد بررسی با
پروتئین‌های به‌کار رفته در تولید حفرات تا به حال حتی از آنالیز کمّی رفتار مولکول‌های
ساده درون نانوحفرات جلوگیری کرده است.
حال در یک پروژه تحقیقاتی که تحت نظارت خوشه تعالی «پیشگامی نانوسیستم‌های مونیخ» (NIM)
صورت گرفته است، گروهی از محققان به رهبری پروفسور اولریچ جرلند، استاد فیزیک
دانشگاه لودویگ ماکسیمیلیانز (LMU) و پروفسور فردریچ سیمل از دانشگاه فنی مونیخ،
روش جدیدی ابداع کرده‌اند که بر جابه‌جایی معکوس از حفرات نامتقارن مبتنی است؛ بدین
ترتیب تداخل ایجاد شده توسط برهمکنش مولکول‌های مورد بررسی با ماده‌ی خود حفره به
کمترین مقدار خود می‌رسد. این راهکار محققان را قادر به ارائه یک مدل تئوری کرده
است که می‌تواند دینامیک جابه‌جایی اسیدهای نوکلئیک با توالی‌های نوکلئوتیدی مختلف
را پیش‌بینی کند.
در این مطالعه جدید محققان توانسته‌اند با انجام آزمایش‌های عملی به سطحی از آگاهی
دست یابند که تاکنون امکان‌پذیر نبوده است. دلیل این امر وجود عواملی همچون برهمکنش
میان پلی‌نوکلئوتیدهای مورد بررسی با پروتئین‌های سازنده حفرات است که تأثیر زیادی
روی اندازه‌گیری‌ها داشته و پیش‌بینی رفتار مولکول‌ها را دشوار می‌سازد. حال به لطف
تغییرات هوشمندانه‌ای که در طراحی آزمایش صورت گرفته است، اثر این عوامل به کمترین
مقدار خود رسیده است. نکته اصلی این کار در انجام اندازه‌گیری‌های مولکولی حین عبور
مولکول‌ها از حفرات در مسیر برگشت است.
ابتدا مولکول پلی‌نوکلئوتیدی با استفاده از پتانسیل الکتریکی از منفذ مخروطی یک سمت
حفره وارد آن شده و با باز شدن ساختار ثانویه‌اش، از حفره عبور می‌کند. همزمان با
خارج شدن مولکول از سوی دیگر حفره، دوباره پیچ‌خوردگی انجام شده و مولکول ساختار
ثانویه خود را بازمی‌یابد. لنگری که در انتهای زنجیره پلی‌نوکلئوتیدی قرار دارد، از
عبور کامل مولکول و خارج شدن آن از سمت دیگر حفره جلوگیری می‌کند. در این حالت
میدان الکتریکی برعکس شده و این بار پیچ‌خوردگی مولکول در سمت باریک‌تر حفره باز
شده و مولکول مسیر بازگشت را طی می‌کند. در این حالت آنالیز انجام می‌شود.
سیمل می‌گوید: «بر خلاف مسیر رفت، در مسیر برگشت برهمکنش مهمی میان مولکول
پلی‌نوکلئوتید و حفره صورت نمی‌گیرد».
این محققان بر مبنای اندازه‌گیری‌های تجربی خود یک مدل تئوری ارائه کرده‌اند که
می‌تواند دینامیک جابه‌جایی‌های مولکولی از درون حفرات را پیش‌بینی کند.
جزئیات این کار در Biophysical Journal منتشر شده است.
