دانشمندان لابراتوار ملي لارنس برکلي وابسته به سازمان انرژي امريکا بتازگي خطکشي را از نانوذرات هلالي شکل طلا و دي ان اي طراحي کرده اندکه قادراست کوچکترين پديده هاي زيستي مانند محل دقيق اتصال پروتئين به يک رشته دي ان اي را اندازه گيري کرده و مشخص کند.
آنها هم اکنون مشغول بررسي محصولات نهايي اين سري از رويدادها از طريق فهرست بندي سطوح تعريف ژنها و پروتئين هاي متفاوت هستند. فانکينگ فرانک چن ، يکي از اعضاي تيم تحقيقاتي لابراتوار برکلي مي گويد: اين خطکش قادر است بدون نياز به عوامل نشاندار راديواکتيو عکس العمل هاي متقابل دي ان اي و پروتئين متصل به آن را به خوبي اندازه گيري کند و با قدرت درشت نمايي بالا نمايش دهد.
به گفته اين تيم تحقيقاتي ، دانشمندان مي توانند براي درک سريع وآسان فرآيند پردازش وانتقال اطلاعات ژنتيکي از دي ان اي به آر ان اي به تعريف عبارت ژني مي انجامد از خطکش مولکولي بهره بگيرند؛ بعلاوه آنها مي توانند با مشاهده دقيق روند و بررسي مراحل اوليه فعاليتهاي دي ان اي و واکنش آن نسبت به پروتئين و بعکس نقشه آن را ترسيم کنند. امروزه دانشمندان براي انجام اين مهم به شيوه هاي برچسب گذاري دي ان اي ، پروتئين هاي نشان دار راديو اکتيو يا ترکيبات فلوئورسنت متوسل مي شوند ؛ اما آماده سازي برچسب هاي راديواکتيو کار خسته کننده و وقتگيري است.
از اين گذشته محدوديت هاي خاص خود را در به کارگيري مواد راديواکتيو به همراه دارد. درباره برچسبهاي فلوئورسنت نيز علاوه برکوتاهي عمر آنها بايد به ناتواني آنها در اندازه گيري و بررسي واکنشهاي پيچيده بين دي ان اي و پروتئينهايي که طول ترکيبي آنها بيش از 8نانومتر باشد اشاره کرد، اين درحالي است که خطکش مولکولي مي تواند بررسي و اندازه گيري واکنش هاي ترکيبات بيش از 17نانومتر جواب دهد و درباره ترکيبات بيش از 70نانومتر نيز مي توان اميدوار بود.گفتني است خطکش مولکولي از نانو ذرات طلا تشکيل يافته که به هر ذره حدودا 100رشته دي ان اي گره خورده است درست مانند يک عنکبوت صد دست و پا.اساس کاراين خطکش برپديده تشديد پلاسمون استواراست.
اين پديده به معني اجتماع الکترونهايي است که دريک ذره فلزتشديد مي شوند. اين ذره درخطکش مولکولي همان ترکيب نانوذرات طلا ورشته هاي دي ان اي متصل به آن است.
تغيير در تشديد پلاسمون در حد تغيير يک ذره است که باعث ايجاد اختلاف در پراکندگي طول موج مي شود. مثلا اگر ترکيبات عنکبوتي دي ان اي و طلا که هر جفت آن 54باز طول دارد به هر دليلي کاهش طول داشته باشد آن وقت پراکندگي طول موج هاي رشته هاي دي ان اي نيز تغيير مي يابد که اين تغيير را مي توان به وسيله طيف نما براحتي اندازه گيري و مشخص کرد.اين شيوه از چنان حساسيت بالايي برخوردار است که مي تواند دانشمندان را در تشخيص کاهش احتمالي طول دي ان اي به اندازه يک باز کمک کرده و ترسيم محل دقيق واکنش هاي متقابل دي ان اي و پروتئين متصل به آن را ممکن کند. چن و همکارانش براي آزمايش خطکش ملکولي به رديابي دي ان اي به وسيله آن پرداختند کاري که معمولا درمورد پروتئين هايي لحاظ مي شود که نقش مهمي در تعريف عبارت ژني دارند. آنها براي اين کار يک ترکيب ارتقايي متشکل ازدي ان اي ونانوذره طلا ساختند. به طورمعمول صدرشته دي ان اي که هرجفت آن 54بازطول دارد مي تواند با يک نانوذره طلااتصال داشته باشد، اما آنها توانستند رديفي از6 جفت باز را که براي اتصال به مدل پروتئين (EcoRIQ111) مناسب است ، جاي دهند. سپس اين پروتئين را در ترکيبات دي ان اي وطلا که به شکل خاصي تهيه شده بودند وارد کردند و به پروتئين فرصت دادند تا به رشته هاي دي ان اي متصل شود.در مرحله بعدي براي ترسيم محل دقيق اتصال آنزيمي موسوم به نوکلئاز را وارد کردند.
نوکلئاز به محض تماس با اين ترکيب ، شروع به تکه تکه کردن رشته ها کرده و هر جفت باز را يکي پس از ديگري جدا و جابه جا کرد و اين کار را تا زماني ادامه داد که از سوي پروتئين EcoRI متوقف شد. درست مانند اين که شخصي درحال مکيدن يک رشته ماکاروني است ، اما به محض نشستن مگسي روي رشته عمل مکيدن راقطع کند. به اين ترتيب رشته هاي دي ان اي متصل به ذرات طلا کوتاه و محل دقيق اتصال به وسيله تکه هاي بريده شده مشخص شد که به دانشمندان امکان داد محل اتصال پروتئين به دي ان اي را روي عدد صفر تنظيم کنند.
