Біофізичний вісник (Jun 2019)
Влияние адсорбции лигандов на выходной сигнал ДНК-биосенсора
Abstract
Актуальность. Важное преимущество применения ДНК-биосенсоров по сравнению с традиционными молекулярно-биологическими методами связано с миниатюризацией исследуемых образцов и анализаторов, что значительно снижает стоимость анализа и время его проведения. Однако миниатюризация неизбежно приводит как к уменьшению величины выходного сигнала ДНК-биосенсора, так и к повышению уровня шумов сигнала. Поэтому становятся актуальными исследования, посвященные влиянию различных факторов, в частности лигандов, на величину выходного сигнала ДНК-биосенсоров и уровень шумов. Цель работы. Теоретически рассчитать зависимость выходного сигнала ДНК-биосенсора от концентрации лигандов в растворе. Исследовать характерные особенности выходного сигнала ДНК-биосенсора. Теория. Модель, в рамках которой проводятся теоретические расчеты, следующая. Имеется подложка, на которой иммобилизованы одноцепочечные молекул ДНК-мишеней. Подложка граничит с раствором, где имеются как комплементарные с ДНК-мишенью одноцепочные ДНК, так и лиганды, способные адсорбироваться на дуплексы ДНК. Величина выходного сигнала ДНК-биосенсора пропорциональна числу дуплексов ДНК. Адсорбция лигандов на дуплексы ДНК приводит к изменению выходного сигнала ДНК-биосенсора. Принимаем, что адсорбированный лиганд увеличивает выходной сигнал ДНК-биосенсора. Поскольку образование и распад комплекса лигандов с дуплексом ДНК происходит случайным образом, то число связанных с дуплексом ДНК лигандов будет изменяться случайным образом, что неизбежно приведет к флуктуации выходного сигнала ДНК-биосенсора. Результаты. Показано, что с увеличением концентрации лигандов в растворе выходной сигнал ДНК-биосенсоров монотонно растет, а время релаксации выходного сигнала уменьшается. Показано также, что дисперсия выходного сигнала ДНК-биосенсора с увеличением концентрации лигандов в растворе вначале увеличивается, а затем, проходя через максимум, уменьшается и стремится к нулю при дальнейшем увеличении концентрации лигандов в растворе. Выводы. Полученные данные могут быть использованы на практике при изготовлении микро ДНК-биосенсоров и анализе результатов измерений.
Keywords
