DNA电路可检测导致疾病的基因损伤

科技日报,2012-9-26,作者：常丽君

据美国科学促进会网站报道，在近日召开的美国化学协会第244届全国会议与博览上，一项关于DNA电路的研究颠覆了公众对“电路”的认知。这是一种利用电路导电性变化来检测基因损伤和错误的生物传感器，如果基因复制发生错误而不及时纠正，会导致癌症、生理与精神类疾病。“DNA电路及其在识别人类患某种疾病风险方面的潜在应用”也是当天全体参会人员讨论的焦点主题。

“DNA电路非常脆弱，不能装在房间里用于常见的公共电子设备。但这种脆弱性让它极为敏感，能作为一种识别DNA损伤的电生物传感器。”加州理工大学化学与化工分部主席、化学教授杰奎琳·巴顿说。巴顿由于发现DNA双螺旋链就像一条信号线，可用于探测及修复基因损伤而获得美国国家科学奖章。

巴顿解释说，DNA在不断地损坏，比如阳光紫外线会损害皮肤细胞，香烟中含有的致癌物会损害肺部细胞；但细胞也有一套天然修复系统，其中有一些特殊蛋白质就像巡查员，在建造DNA双螺旋结构的过程中不断地巡查，监控着细胞DNA中大约30亿个碱基对，寻找并修复致癌物造成的损伤。

在化学性质上，DNA跟晶体管和一些电子元件所用的固体材料很相似，它们的碱基互相堆积在彼此的顶端，这种排列方式是能导电的。巴顿说：“这就像把一堆铜币堆在一起，恰当对准的话它们就能导电。如果这堆硬币中一个出了差错或放得不好，导电性就会下降。如果是碱基对搭配不当，或出现了可能致癌的损伤，线路就会被打乱，电流就不能畅通。”

巴顿小组通过研究发现，电子能从一条DNA链的末端流到另一条，就像在电线中一样。DNA的这一电学性质能提供一种强大的信号平台纠正蛋白质，修复DNA损伤。如果DNA突然导电不良，这就是有蛋白质需要修理的信号。在最新进展中，他们让电流通过了一段34纳米长的DNA片断，这一长度对医疗诊断设备和生物传感器来说正合适，能良好检查DNA中的突变和变化，这些改变可能导致癌症或其他疾病。

目前，研究小组正在开发一种“DNA芯片”设备，利用DNA天然的导电性和它们能跟互补碱基结合的能力，探测DNA序列中的损伤。