Влияние адсорбции лигандов на выходной сигнал ДНК-биосенсора
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...
| Main Authors: | , , |
|---|---|
| Format: | Article |
| Language: | English |
| Published: |
V.N. Karazin Kharkiv National University
2019-06-01
|
| Series: | Біофізичний вісник |
| Subjects: | |
| Online Access: | https://periodicals.karazin.ua/biophysvisnyk/article/view/11436 |
| _version_ | 1818243517136240640 |
|---|---|
| author | V. B. Arakelyan A. T. Karapetyan P. O. Vardevanyan |
| author_facet | V. B. Arakelyan A. T. Karapetyan P. O. Vardevanyan |
| author_sort | V. B. Arakelyan |
| collection | DOAJ |
| description | 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. |
| first_indexed | 2024-12-12T14:02:23Z |
| format | Article |
| id | doaj.art-b273d29388b44cdb9dcfe7b6a3f1c58d |
| institution | Directory Open Access Journal |
| issn | 2075-3810 2075-3829 |
| language | English |
| last_indexed | 2024-12-12T14:02:23Z |
| publishDate | 2019-06-01 |
| publisher | V.N. Karazin Kharkiv National University |
| record_format | Article |
| series | Біофізичний вісник |
| spelling | doaj.art-b273d29388b44cdb9dcfe7b6a3f1c58d2022-12-22T00:22:18ZengV.N. Karazin Kharkiv National UniversityБіофізичний вісник2075-38102075-38292019-06-0142616710.26565/2075-3810-2019-42-0511436Влияние адсорбции лигандов на выходной сигнал ДНК-биосенсораV. B. Arakelyan0A. T. Karapetyan1P. O. Vardevanyan2Ереванский государственный университетНациональный университет архитектуры и строительства АрменииЕреванский государственный университетАктуальность. 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.https://periodicals.karazin.ua/biophysvisnyk/article/view/11436днк-биосенсорыадсорбция лигандовсредний выходной сигналдисперсия сигналавремя релаксации сигнала |
| spellingShingle | V. B. Arakelyan A. T. Karapetyan P. O. Vardevanyan Влияние адсорбции лигандов на выходной сигнал ДНК-биосенсора Біофізичний вісник днк-биосенсоры адсорбция лигандов средний выходной сигнал дисперсия сигнала время релаксации сигнала |
| title | Влияние адсорбции лигандов на выходной сигнал ДНК-биосенсора |
| title_full | Влияние адсорбции лигандов на выходной сигнал ДНК-биосенсора |
| title_fullStr | Влияние адсорбции лигандов на выходной сигнал ДНК-биосенсора |
| title_full_unstemmed | Влияние адсорбции лигандов на выходной сигнал ДНК-биосенсора |
| title_short | Влияние адсорбции лигандов на выходной сигнал ДНК-биосенсора |
| title_sort | влияние адсорбции лигандов на выходной сигнал днк биосенсора |
| topic | днк-биосенсоры адсорбция лигандов средний выходной сигнал дисперсия сигнала время релаксации сигнала |
| url | https://periodicals.karazin.ua/biophysvisnyk/article/view/11436 |
| work_keys_str_mv | AT vbarakelyan vliânieadsorbciiligandovnavyhodnojsignaldnkbiosensora AT atkarapetyan vliânieadsorbciiligandovnavyhodnojsignaldnkbiosensora AT povardevanyan vliânieadsorbciiligandovnavyhodnojsignaldnkbiosensora |