Por Bjorn Carey
Quase toda reação química ou biológica que torna possível a vida envolve moléculas individuais que interagem na solução aquosa que espirra dentro e ao redor das células.
Agora, um professor de química de Stanford e seu aluno de graduação desenvolveram uma técnica para observar estes processos como eles acontecem em . tempo real
WE Moerner, um professor de química, especializada em única molécula de fluorescência, um campo que envolve estudar como biomoléculas - tais como DNA e enzimas - trabalho em células para realizar os processos que são críticos para a vida. O novo avanço descreve como Moerner e seu aluno de pós-graduação, Quan Wang, modificou um ABEL (eletrocinéticos Anti-Browniano) armadilha, uma máquina inventada no laboratório de Moerner que usa campos elétricos para manipular pequenas moléculas individuais a partir da luz que eles emitem, para isolar um único fita de DNA e observar como ela se liga a outro DNA, em solução aquosa.
O trabalho é detalhado na revista Nature Methods.
Conseguir este processo começou preciso um pouco de sorte, Wang disse que, como eles devem esperar até que uma única molécula acontece a estar na vizinhança da armadilha. Isso tudo acontece em uma escala extremamente pequena. A armadilha abrange cerca de um centímetro quadrado, mas as moléculas são apenas 1 nanômetro de comprimento. (Para perspectiva, que está prendendo um único grão de pólen em um campo de futebol, e depois, sem nunca tocá-lo, estudando o seu comportamento e características.)
Uma vez que uma molécula solitário entrou na armadilha, o seu movimento está sob vigilância contínua. Embora a molécula não quer sentar-se, ainda assim, cada vez que ela tenta escapar, a armadilha ABEL aplica automaticamente campos elétricos para empurrá-lo de volta.
Usando análises físicas e truques computacionais de aprendizagem de máquina, Wang desenvolveu um algoritmo para converter o observado single- molécula movimentos no interior da armadilha em informações sobre o tamanho da molécula e carga elétrica. A partir daí, os investigadores podem determinar se a molécula alvo interagiu com outra molécula.
No caso do ADN, se começa a hibridizar - isto é, se ele começa a ligar-se a uma cadeia complementar de DNA - as leituras da armadilha vai mostram que o ADN tem preso um aumento no tamanho e carga.Quando o processo inverte alguns instantes mais tarde - isto é, quando o DNA derrete e sua cadeia complementar cai -. Tamanho da molécula preso e cobrar mudar de volta correspondentemente
"É realmente impressionante para ser capaz de interceptar uma única peça curta de solteiro DNA de cadeia, para assisti-lo durante muitos segundos e observar diretamente um ligamento parceiro vertente e desvincular ", disse Moerner. "Este é realmente um processo essencial."
Os pesquisadores realizaram testes semelhantes utilizando proteínas, e Wang disse que a tecnologia em seu estado atual pode ser facilmente aplicada a muitos tipos diferentes de moléculas para estudar outros processos vinculativos.
"Nós fizemos a prova de conceito para o método, e logo queremos aplicá-la a dois problemas muito específicos e obter alguma ciência de fora ", disse Wang, que é um estudante de pós-graduação em engenharia elétrica.
A primeira envolve a concepção de medicamentos. Drogas como alvo doenças através da ligação ao receptor moléculas nas células, e eficácia da droga, muitas vezes depende de como e por quanto tempo ele se liga ao seu receptor. , Através da medição do tamanho e da carga total das moléculas, que formam um complexo, a armadilha pode medir directamente o tempo que leva para que o medicamento para encontrar o seu receptor e de quanto tempo o complexo permanece unida. Esta informação poderia guiar os cientistas para projetar drogas que melhor combinam com o seu receptor-alvo.
Outra aplicação é estudar a agregação da proteína desempenha papel em várias doenças. Como as pessoas envelhecem, as proteínas podem se tornar "pegajoso" e se acumulam, uma característica de várias doenças, incluindo a doença de Huntington. A armadilha fornece uma maneira direta para o estudo da distribuição de tamanho dessas proteínas e como elas agregam; compreender este efeito pode levar a tratamentos que inibem-lo.
Outras estudantes e acadêmicos de pós-doutorado no grupo de Moerner estão trabalhando para fazer a responder armadilha ainda mais rapidamente, para realizar de forma mais otimizada em outras situações, ou para estudar propriedades diferentes de moléculas individuais. Moerner disse que a composição interdisciplinar do seu grupo (incluindo ele, ele é formado em engenharia elétrica, bem como em química) é fundamental para a compreensão de todas as diferentes facetas deste trabalho, e, em seguida, para a implementação inteligente dela.
"Usamos luz para sondar moléculas - que é física e química ", disse Moerner. "E nós aplicá-la a biologia e sistemas biomédicos. Mas o cerne é uma medição precisa, extraindo o máximo de informação possível a partir de um único objeto, e que pode ser feito com os conceitos de engenharia elétrica.
"É uma coisa natural em Stanford para estudantes em um departamento para fazer a pesquisa de tese em outro. É um dos aspectos maravilhosos em Stanford, e isso pode levar a um trabalho maravilhoso como este. "
Quase toda reação química ou biológica que torna possível a vida envolve moléculas individuais que interagem na solução aquosa que espirra dentro e ao redor das células.
Agora, um professor de química de Stanford e seu aluno de graduação desenvolveram uma técnica para observar estes processos como eles acontecem em . tempo real
WE Moerner, um professor de química, especializada em única molécula de fluorescência, um campo que envolve estudar como biomoléculas - tais como DNA e enzimas - trabalho em células para realizar os processos que são críticos para a vida. O novo avanço descreve como Moerner e seu aluno de pós-graduação, Quan Wang, modificou um ABEL (eletrocinéticos Anti-Browniano) armadilha, uma máquina inventada no laboratório de Moerner que usa campos elétricos para manipular pequenas moléculas individuais a partir da luz que eles emitem, para isolar um único fita de DNA e observar como ela se liga a outro DNA, em solução aquosa.
O trabalho é detalhado na revista Nature Methods.
Conseguir este processo começou preciso um pouco de sorte, Wang disse que, como eles devem esperar até que uma única molécula acontece a estar na vizinhança da armadilha. Isso tudo acontece em uma escala extremamente pequena. A armadilha abrange cerca de um centímetro quadrado, mas as moléculas são apenas 1 nanômetro de comprimento. (Para perspectiva, que está prendendo um único grão de pólen em um campo de futebol, e depois, sem nunca tocá-lo, estudando o seu comportamento e características.)
Uma vez que uma molécula solitário entrou na armadilha, o seu movimento está sob vigilância contínua. Embora a molécula não quer sentar-se, ainda assim, cada vez que ela tenta escapar, a armadilha ABEL aplica automaticamente campos elétricos para empurrá-lo de volta.
Usando análises físicas e truques computacionais de aprendizagem de máquina, Wang desenvolveu um algoritmo para converter o observado single- molécula movimentos no interior da armadilha em informações sobre o tamanho da molécula e carga elétrica. A partir daí, os investigadores podem determinar se a molécula alvo interagiu com outra molécula.
No caso do ADN, se começa a hibridizar - isto é, se ele começa a ligar-se a uma cadeia complementar de DNA - as leituras da armadilha vai mostram que o ADN tem preso um aumento no tamanho e carga.Quando o processo inverte alguns instantes mais tarde - isto é, quando o DNA derrete e sua cadeia complementar cai -. Tamanho da molécula preso e cobrar mudar de volta correspondentemente
"É realmente impressionante para ser capaz de interceptar uma única peça curta de solteiro DNA de cadeia, para assisti-lo durante muitos segundos e observar diretamente um ligamento parceiro vertente e desvincular ", disse Moerner. "Este é realmente um processo essencial."
Os pesquisadores realizaram testes semelhantes utilizando proteínas, e Wang disse que a tecnologia em seu estado atual pode ser facilmente aplicada a muitos tipos diferentes de moléculas para estudar outros processos vinculativos.
"Nós fizemos a prova de conceito para o método, e logo queremos aplicá-la a dois problemas muito específicos e obter alguma ciência de fora ", disse Wang, que é um estudante de pós-graduação em engenharia elétrica.
A primeira envolve a concepção de medicamentos. Drogas como alvo doenças através da ligação ao receptor moléculas nas células, e eficácia da droga, muitas vezes depende de como e por quanto tempo ele se liga ao seu receptor. , Através da medição do tamanho e da carga total das moléculas, que formam um complexo, a armadilha pode medir directamente o tempo que leva para que o medicamento para encontrar o seu receptor e de quanto tempo o complexo permanece unida. Esta informação poderia guiar os cientistas para projetar drogas que melhor combinam com o seu receptor-alvo.
Outra aplicação é estudar a agregação da proteína desempenha papel em várias doenças. Como as pessoas envelhecem, as proteínas podem se tornar "pegajoso" e se acumulam, uma característica de várias doenças, incluindo a doença de Huntington. A armadilha fornece uma maneira direta para o estudo da distribuição de tamanho dessas proteínas e como elas agregam; compreender este efeito pode levar a tratamentos que inibem-lo.
Outras estudantes e acadêmicos de pós-doutorado no grupo de Moerner estão trabalhando para fazer a responder armadilha ainda mais rapidamente, para realizar de forma mais otimizada em outras situações, ou para estudar propriedades diferentes de moléculas individuais. Moerner disse que a composição interdisciplinar do seu grupo (incluindo ele, ele é formado em engenharia elétrica, bem como em química) é fundamental para a compreensão de todas as diferentes facetas deste trabalho, e, em seguida, para a implementação inteligente dela.
"Usamos luz para sondar moléculas - que é física e química ", disse Moerner. "E nós aplicá-la a biologia e sistemas biomédicos. Mas o cerne é uma medição precisa, extraindo o máximo de informação possível a partir de um único objeto, e que pode ser feito com os conceitos de engenharia elétrica.
"É uma coisa natural em Stanford para estudantes em um departamento para fazer a pesquisa de tese em outro. É um dos aspectos maravilhosos em Stanford, e isso pode levar a um trabalho maravilhoso como este. "
MANJERICÃO VENITIS gostaria de falar em seu evento!
Keynote Speaker
Basil Venitis fala-se de liberdade e revolta de imposto em eventos ao redor do mundo. No pódio, Venitis critica a cleptocracia disfuncional que existe em todos os países hoje e destaca a necessidade de anarquia, a abolição dos impostos, a privatização de tudo, e as liberdades pessoais ilimitados.http://venitism.blogspot.com
Venitis capta a atenção e corações dos conferencistas, relacionando as questões atuais, como a dívida, a depressão, a privacidade ea liberdade de corrupção política. Sua paixão inabalável deixa conferencistas motivados a falar, revolta, e deixe cleptocratas sabem o que querem.
Palavras inteligentes são mais eficazes do que bombas inteligentes. Para sua conferência, obter um palestrante dinâmico, que pode transformar o seu povo e seu mundo. Aproveite um orador libertário único, Basil Venitis. Como muitas associações, faculdades, grupos industriais, empresas, grupos políticos, lobistas, congressos profissionais e palestrantes agências descobriram, discursos de Basil Venitis imensamente para o valor duradouro de uma conferência.
Não Venitis não reafirmar o que você pode aprender a partir de fontes regulares, mas ele estende a sua imaginação para novos horizontes. Venitis é amplamente envolvido em questões políticas e da revolta fiscal. Ele é muitas vezes uma parte do processo, trabalhando para moldar e direcionar componentes críticos de questões libertárias. Venitis é um mestre da retórica colorido enriquecido com aliterações, metáforas, imagens e elevado efeito emocional.
Discursos de Venitis habilitar o público a aprender verdadeiramente, e fornecer fascinantes, insights e análises provocativas, chegar ao cerne da questão. Não é à toa que Venitis é tão frequentemente convidada a apresentar idéias libertárias e esclarecer questões para o público. Seu evento merece sete vantagens comparativas importantes, o magnífico sete:
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Fonte: http://venitism.blogspot.com/2014/03/observing-behavior-of-single-molecules.html
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