p (PhysOrg.com) - Usando um par de técnicas exóticas, incluindo uma versão em escala molecular de pesca no gelo, uma equipe de pesquisadores que trabalha no Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia desenvolveu métodos para medir com precisão o comprimento de “nanoporos, ”Os canais minúsculos encontrados nas membranas celulares. As "réguas moleculares" que eles descrevem em um artigo recente * podem servir como uma forma de calibrar nanoporos feitos sob medida - cujos diâmetros em média são quase 10, 000 vezes menor que o de um cabelo humano - para uma variedade de aplicações, como análise rápida de DNA. p Estudos no NIST e outras instituições de pesquisa mostraram que um único poro em escala nanométrica em uma membrana fina pode ser usado como um "laboratório de análise em miniatura" para detectar e caracterizar moléculas biológicas individuais, como DNA ou toxinas à medida que passam ou bloqueiam a passagem . Esse sistema poderia caber em um único dispositivo de microchip, para uma ampla variedade de aplicações. Contudo, tornar o mini-laboratório prático requer uma definição precisa das dimensões e características estruturais do nanoporo.

p Em novos experimentos, pesquisadores do NIST e da Universidade de Maryland primeiro construíram uma membrana - uma folha de duas camadas de moléculas de lipídios - semelhante à encontrada em células animais. Eles “perfuraram” um poro com uma proteína ** projetada especificamente para penetrar nas membranas celulares. Quando a voltagem é aplicada através da parede da membrana, moléculas carregadas, como o DNA de fita simples, são forçadas a entrar no nanopore. Conforme a molécula passa para o canal, o fluxo de corrente iônica é reduzido por um tempo que é proporcional ao tamanho da cadeia, permitindo que seu comprimento seja facilmente derivado.

p Se uma cadeia for longa o suficiente para alcançar a parte mais estreita do nanoporo - conhecida como o ponto de aperto - a força do campo elétrico por trás dela empurrará a molécula através do resto do canal. Explorando essa característica, a equipe do NIST / Maryland desenvolveu um método de sonda de DNA para medir as distâncias das aberturas em cada lado da membrana até o ponto de compressão, e, por sua vez, todo o comprimento do nanoporo, adicionando as duas medições juntas. As sondas consistem em fitas de DNA de comprimentos conhecidos encimadas em uma das extremidades por uma esfera de polímero. A esfera impede que a sonda se mova completamente através do nanoporo, enquanto deixa a cadeia de DNA pendurada nele livre para se estender para o canal. Se a corrente atingir o ponto de aperto, a força que normalmente conduziria uma cadeia de DNA livre além da junção, em vez disso, mantém a sonda no lugar (uma vez que a esfera de polímero a “trava” na outra extremidade) e define a distância até o ponto de compressão. Se a corrente for mais curta do que a distância até o ponto de aperto, será expulso do nanopore, dizendo aos pesquisadores que uma cadeia de comprimento maior é necessária para medir a distância até a lacuna.

p Os pesquisadores do NIST / Maryland também desenvolveram um segundo meio de medir o comprimento do nanoporo para confirmar os resultados do método do “pirulito único”. Neste sistema, moléculas de polímero podem circular livremente na solução encontrada no lado interno da membrana. Sondas de DNA revestidas com polímero de diferentes comprimentos são forçadas uma de cada vez no nanoporo do lado oposto. Se a extremidade da cadeia de uma sonda for longa o suficiente para atravessar completamente o canal, ele agarrará uma molécula de polímero livre em solução. Isso define o comprimento do canal.

p Adicionalmente, este método de “pesca no gelo” fornece uma visão sobre a estrutura do nanopore. À medida que a cadeia de DNA segue seu caminho, as mudanças na voltagem elétrica correspondem à mudança da forma do canal. Essas informações podem ser usadas para mapear efetivamente a passagem.