Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Genvariationen auf der Spur

14.03.2006


"Elektronische" DNA-Sequenzierung: Änderungen der Molekülladung als Signal

... mehr zu:
»Baustein »FET »Sonde

Manchmal sind es nur einzelne Basenpaare, in denen sich ein krankes von einem gesunden Gen unterscheidet ("Punktmutationen"). Für eine systematische Erforschung solcher Variationen genauso wie für die Diagnostik erblicher Erkrankungen besteht ein Bedarf an möglichst einfachen, kostengünstigen, raschen Sequenzierungsmethoden. Japanische Forscher haben nun einen neuen Ansatz für ein miniaturisiertes "elektronisches" Verfahren entwickelt, das kleine Unterschiede in DNA-Sequenzen hochempfindlich detektiert. Anders als herkömmliche Methoden kommt es ohne eine Markierung der Basen aus. Es basiert auf einem speziellen Halbleiterelement, einem so genannten Feldeffekttransistor, der Änderungen der Ladung von DNA-Molekülen detektiert.

Für ihre Sequenziermethode benötigen Toshi­ya Sakata und Yuji Miyahara einen Chip, der mehrere Feldeffekttransistoren (FET) trägt. Ein FET ist ein Halbleiterbauteil, das ein elektrisches Feld an seiner Oberfläche "spürt". Auf eine Änderung des Feldes reagiert es mit einer Änderung des Stromflusses durch seinen leitenden Kanal. Die Oberfläche eines solchen FET bestücken die Forscher mit kurzen einsträngigen DNA-Stückchen. Diese Sonden sind die genau passenden Gegenstücke zur Anfangssequenz des zu untersuchenden DNA-Abschnitts. Wird eine Probe aufgegeben, die die Ziel-DNA enthält, bindet diese an die Sonden. Mit Hilfe des Enzyms Polymerase könnte nun die Sonde zu einem vollständigen Gegenstück der Ziel-DNA ergänzt werden, wenn die vier Bausteine - die Nucleotide Adenosin, Cytidin, Thymidin und Guanosin (A, C, T und G) - in der Lösung vorhanden wären. Hier der besondere Trick: Der Chip wird abwechselnd in vier verschiedene Lösungen getunkt, die jeweils nur einen einzigen der Bausteine enthalten. Nach jedem Eintunken werden die elektrischen Charakteristika des FET gemessen. Immer dann und auch nur dann, wenn ein Baustein an die wachsende Kette angeknüpft wurde, ist eine Änderung zu verzeichnen. Denn jeder angeknüpfte Baustein bringt eine negative Ladung mit - und diese ändert das elektrische Feld an der Oberfläche des FET. Auf diese Weise lassen sich DNA-Ketten bis zu einer Länge von etwa zehn Bausteinen präzise sequenzieren. Fehlende, zusätzliche oder variierte Nucleotide lassen sich rasch und eindeutig identifizieren.


Da elektrische Signale gemessen werden, ist die Methode sehr leicht zu standardisieren. Miniaturisierte Anordnungen, die mehrere FETs mit verschiedenen Sonden enthalten, lassen die parallele Analyse verschiedener Genabschnitte zu.

Autor: Yuji Miyahara, National Institute for Materials Science, Tsukuba (Japan), mailto:miyahara.yuji@nims.go.jp

Angewandte Chemie: Presseinfo 10/2006
Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69495 Weinheim, Germany

Dr. Renate Hoer | idw
Weitere Informationen:
http://presse.angewandte.de

Weitere Berichte zu: Baustein FET Sonde

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Neue Mechanismen der Regulation von Nervenstammzellen
21.02.2019 | Helmholtz Zentrum München - Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt

nachricht Fledermäusen auf der Spur: Miniatur-Sensoren entschlüsseln Mutter-Kind-Beziehung
21.02.2019 | Brandenburgische Technische Universität Cottbus-Senftenberg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Materialdesign in 3D: vom Molekül bis zur Makrostruktur

Mit additiven Verfahren wie dem 3D-Druck lässt sich nahezu jede beliebige Struktur umsetzen – sogar im Nanobereich. Diese können, je nach verwendeter „Tinte“, die unterschiedlichsten Funktionen erfüllen: von hybriden optischen Chips bis zu Biogerüsten für Zellgewebe. Im gemeinsamen Exzellenzcluster „3D Matter Made to Order” wollen Forscherinnen und Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und der Universität Heidelberg die dreidimensionale additive Fertigung auf die nächste Stufe heben: Ziel ist die Entwicklung neuer Technologien, die einen flexiblen, digitalen Druck ermöglichen, der mit Tischgeräten Strukturen von der molekularen bis zur makroskopischen Ebene umsetzen kann.

„Der 3D-Druck bietet gerade im Mikro- und Nanobereich enorme Möglichkeiten. Die Herausforderungen, um diese zu erschließen, sind jedoch ebenso gewaltig“, sagt...

Im Focus: Diamanten, die besten Freunde der Quantenwissenschaft - Quantenzustand in Diamanten gemessen

Mithilfe von Kunstdiamanten gelang einem internationalen Forscherteam ein weiterer wichtiger Schritt in Richtung Hightech-Anwendung von Quantentechnologie: Erstmals konnten die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen den Quantenzustand eines einzelnen Qubits in Diamanten elektrisch zu messen. Ein Qubit gilt als die Grundeinheit der Quanteninformation. Die Ergebnisse der Studie, die von der Universität Ulm koordiniert wurde, erschienen jüngst in der renommierten Fachzeitschrift Science.

Die Quantentechnologie gilt als die Technologie der Zukunft. Die wesentlichen Bausteine für Quantengeräte sind Qubits, die viel mehr Informationen verarbeiten...

Im Focus: Wasser ist homogener als gedacht

Um die bekannten Anomalien in Wasser zu erklären, gehen manche Forscher davon aus, dass Wasser auch bei Umgebungsbedingungen aus einer Mischung von zwei Phasen besteht. Neue röntgenspektroskopische Analysen an BESSY II, der ESRF und der Swiss Light Source zeigen jedoch, dass dies nicht der Fall ist. Bei Raumtemperatur und normalem Druck bilden die Wassermoleküle ein fluktuierendes Netz mit durchschnittlich je 1,74 ± 2.1% Donator- und Akzeptor-Wasserstoffbrückenbindungen pro Molekül, die eine tetrahedrische Koordination zwischen nächsten Nachbarn ermöglichen.

Wasser ist das „Element“ des Lebens, die meisten biologischen Prozesse sind auf Wasser angewiesen. Dennoch gibt Wasser noch immer Rätsel auf. So dehnt es sich...

Im Focus: Licht von der Rolle – hybride OLED ermöglicht innovative funktionale Lichtoberflächen

Bislang wurden OLEDS ausschließlich als neue Beleuchtungstechnologie für den Einsatz in Leuchten und Lampen verwendet. Dabei bietet die organische Technologie viel mehr: Als Lichtoberfläche, die sich mit den unterschiedlichsten Materialien kombinieren lässt, kann sie Funktionalität und Design unzähliger Produkte verändern und revolutionieren. Beispielhaft für die vielen Anwendungsmöglichkeiten präsentiert das Fraunhofer FEP gemeinsam mit der EMDE development of light GmbH im Rahmen des EU-Projektes PI-SCALE auf der Münchner LOPEC (19. bis 21. März 2019), erstmals in Textildesign integrierte hybride OLEDs.

Als Anbieter von Forschungs- und Entwicklungsdienstleistungen auf dem Gebiet der organischen Elektronik setzt sich das Fraunhofer FEP schon lange mit der...

Im Focus: Light from a roll – hybrid OLED creates innovative and functional luminous surfaces

Up to now, OLEDs have been used exclusively as a novel lighting technology for use in luminaires and lamps. However, flexible organic technology can offer much more: as an active lighting surface, it can be combined with a wide variety of materials, not just to modify but to revolutionize the functionality and design of countless existing products. To exemplify this, the Fraunhofer FEP together with the company EMDE development of light GmbH will be presenting hybrid flexible OLEDs integrated into textile designs within the EU-funded project PI-SCALE for the first time at LOPEC (March 19-21, 2019 in Munich, Germany) as examples of some of the many possible applications.

The Fraunhofer FEP, a provider of research and development services in the field of organic electronics, has long been involved in the development of...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Unendliche Weiten: Geophysiker nehmen den Weltraum ins Visier

21.02.2019 | Veranstaltungen

Tagung rund um zuverlässige Verbindungen

20.02.2019 | Veranstaltungen

LastMileLogistics Conference in Frankfurt befasst sich mit Lieferkonzepten für Ballungsräume

19.02.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Materialdesign in 3D: vom Molekül bis zur Makrostruktur

21.02.2019 | Verfahrenstechnologie

Neue Mechanismen der Regulation von Nervenstammzellen

21.02.2019 | Biowissenschaften Chemie

Fledermäusen auf der Spur: Miniatur-Sensoren entschlüsseln Mutter-Kind-Beziehung

21.02.2019 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics