مطالعات آزمایشگاهی و محاسباتی تیول‏دار کردن الیگونوکلئوتید به منظور نشاندن آن روی سطح نانوذره های نقره

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

دانشگاه آزاد اسلامی واحد قائمشهر ، قائمشهر، ایران

چکیده

در این مطالعه یک توالی خاص از الیگونوکلئوتید پس از تیول دار شدن در محیط نمکی به نانوذره­ های نقره متصل شده است. بررسی این اتصال با استفاده از طیف سنجی مرئی ـ  فرا بنفش (طیف سنجی  UV_Vis) با تغییر در طول موج حاصل از نانوذره­ های نقره و الیگونوکلئوتید تیول‎دار متصل به نانوذره­ های نقره انجام شده است. همچنین با جابجایی باند در الکتروفورز ژل پلی‎آکریل آمید (PAGE) به دلیل افزایش وزن مولکولی پس از اتصال نانوذره ­های نقره به الیگونوکلئوتید تیول‎دار نیز صحت این اتصال بررسی شده است. به منظور یافتن ساختار الکترونیکی و پایداری اتصال­ ها، مطالعات DFT با استفاده از برنامه گوسین 09 انجام شده است، که هدف آن یافتن شرایط بهینه برای اتصال الیگونوکلئوتید تیولدار به نانوذره ­های نقره می ­باشد. در کل، اتصال نانوذره ­های نقره به الیگونوکلئوتید تیولدار باعث هدفمندتر شدن جذب اختصاصی سکانس به سلول می­ شود و همچنین دقت، صحت و اختصاصیت جذب را افزایش می­ دهد. محاسبات میزان انرژی جذب kJ/mol 8/54-، جابجایی بار الکتریکی e 129/0را پس از اتصال الیگونوکلئوتید تیول‎دار به نانوذره­ های نقره نشان داد  که بیان کننده از اتصال موثر بین آنها می­ باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

[1]  Lundin K. E.,  Gissberg O., Smith C. I. E.,  Oligonucleotide Therapies: The Past and the Present, Hum. Gene. Ther., 26: 475-485 (2015).
[2] Yang J., Stolee J. A., Jiang H., Xiao L., Kiesman W. F., Antia F. D., Fillon Y. A., Ng A., Shi X., Solid-Phase Synthesis of Phosphorothioate Oligonucleotides Using Sulfurization Byproducts for in Situ Capping, J. Org. Chem., 83: 11577–11585 (2018).
[3] Condon D. E., Kennedy S. D., Mort B. C., Kierzek R., Yildirim I., Stacking in RNA: NMR of Four Tetramers Benchmark Molecular Dynamics, J. Chem. Theory Comput., 11: 2729-2742 (2015).
[4]  Becke T. D.,  Ness  S.,   Sudhop S.,  Gaub H.  E.,  Hilleringmann  M., Schilling A. F., Clausen-Schaumann H., Covalent Immobilization of Proteins for the Single Molecule Force Spectroscopy, J. Vis. Exp., 138: p, 58167 (2018).
[5] Cardenas M., Barauskas J., Schillen K., Brennan J. L., Brust M., Nylander T., Thiol-Specific and Nonspecific Interactions between DNA and Gold Nanoparticles, Langmuir, 22: 3294-3299 (2006).
[6] Dougan J. A., Karlsson C., Smith W. E., Graham D., Enhanced Oligonucleotide–Nanoparticle Conjugate Stability using Thioctic Acid Modified Oligonucleotides, Nucleic Acids Res.,  35: 3668–3675 (2007).
[7] Connolly B. A., Rider P., Chemical Synthesis of Oligonucleotides containing a Free Sulphydryl Group and Subsequent Attachment of Thiol Specific Probes, Nucleic Acids Res., 13: 4485-4502 (1985).
[8] Li P., Medon P. P., Enzyme-linked Synthetic Oligonucleotide Probes: Nonradioactive Detection of Enterotoxigenic Escherichia Coli in Faecal Specimens, Nucleic Acids Res., 15: 5275-5287 (1987).
[9] Pérez-Rentero S., Grijalvo S., Ferreira R., Eritja R., Synthesis of Oligonucleotides Carrying Thiol Groups Using a Simple Reagent Derived from Threonine, Molecules, 17:  10026-10045 (2012).
[10]  Shukla M. K., Dubey M., Zakar E., Leszczynski J., DFT Investigation of the Interaction of Gold Nanoclusters with Nucleic Acid Base Guanine and the Watson-Crick Guanine-Cytosine Base Pair, J. Phys. Chem. C., 113: 3960–3966 (2009).
[11]   de Freitas L. F.,  Varca G. H. C.,  Batista J. G. d. S., Lugão A. B.,  An Overview of the Synthesis of Gold Nanoparticles Using Radiation Technologies, J. Nanomater., 8: 939 (2018).
[12] Pramanik S., Chatterjee S., Saha A., Devi,  P. S., Kumar, G. S., Unraveling the Interaction of Silver Nanoparticles with Mammalia and Bacterial DNA, J. Phys. Chem. B., 120:  15313-5324 (2016).
[13] Rahban M., Divsalar A., Saboury A. A., Golestani A., Nanotoxicity and Spectroscopy Studies of Silver Nanoparticle: Calf Thymus DNA and K562 as Targets, J. Phys. Chem. C., 114:  5798-5803 (2010).
[14] Goodman C. M., Chari N. S., Han G., Hong R., Ghosh P., Rotello V. M., DNA-Binding by Functionalized Gold Nanoparticles: Mechanism and Structural Requirements, Chem. Biol. Drug Des., 67: 297-304 (2006).
[15] Sato K., Hosokawa K., Maeda M., Rapid Aggregation of Gold Nanoparticles Induced by Non-Cross-Linking DNA Hybridization, J. Am. Chem. Soc., 125: 8102–8103 (2003).
[16] Sato K., Hosokawa K., Maeda M., Non-Cross-Linking Gold Nanoparticle Aggregation as a Detection Method for Single-Base Substitutions, Nucleic Acids Res., 33:  e4 (2005).
[17] Sato K., Onoguchi M., Sato Y., Hosokawa K., Maeda M., Noncross-Linking Gold Nanoparticle Aggregation for Sensitive Detection of Single-Nucleotide Polymorphisms: Optimization of the Particle Diameter, Anal. Biochem., 350: 162–164 (2006).
[18] A.Shokuhi. Rad, S. M. Aghaei, E. Aali, M. Peyravi, A DFT Study of O2 and Cl2 Adsorption onto Al12N12 Fullerene- Like Nanocluster,  Diam. Relat. Mater, 77: 116-123 (2017).
[19] A. Shokuhi Rad, Y.  Modanlou Jouibary,  V. P.  Foukolaei, E. Binaeian, Study on the Surface Interaction of Furan with X12Y12 (X = B, Al, and Y = N, P) Semiconductors: DFT Calculations, Curr. Appl. Phys., 27: 316–322 (2016).
[20] Cardenas M., Barauskas J., Schillen K., Brennan J. L., Brust M., Nylander T., Thiol-Specific and Nonspecific Interactions between DNA and Gold Nanoparticles, Langmuir, 22: 3294-3299 (2006).
[21] Frank R., Koster H., DNA Chain-Length Markers and the Influence of Base Composition on Electrophoretic Mobility of Oligodeoxyribonucleotide in Polyacrylamide Gel, Nucleic Acids Res.,  6: 2069-2087 (1979).
[22] Saenger W., Gel Structure of Guanosine and Guanylic Acid: in Principles of Nucleic Acid Structure, Springer-Verlag. 8: 315-320 (1984).
[23] Efcavitch J. W., “The Electrophoresis of Synthetic Oligonucleotide: In Gel Electrophoresis of Nucleic A CIDS- a Practical Approach”, Rickwood D. and Hames B. D., Eds. Oxford University Press: Oxford, (1990).
[24] Bischoff R., Coull J. M., Regnier F. E., Introduction of 5'-terminal Functional Groups into Synthetic Oligonucleotides for Selective Immobilization, Anal. Biochem., 164: 336-344 (1987).
[25] Sinha N. D., Cook R. M., The Preparation and Application of Functionalized Synthetic Oligonucleotides: III. Use of H-Phosphonate Derivatives of Protected Amino-Hexanol and Mercapto-Propanol or Hexanol, Nucleic Acids Res., 16: 2659-2669 (1988).
[26] Shokuhi Rad A., Abedini E., Chemisorption of NO on Pt-Decorated Graphene as Modified Nanostructure Media: a First Principles Study, Appl. Surf. Sci., 360: 1041–1046 (2016).
[27] Shokuhi Rad A., Adsorption of C2H2 and C2H4 on Pt-Decorated Graphene Nanostructure: Ab-Initio Study, Synth. Met., 21: 115–120 (2016).
[28] Shokuhi Rad A., DFT Study of Nitrous Oxide Adsorption on the Surface of Pt-Decorated Graphene, Phys. Chem. Res., 4: 619-626 (2016).
[29] Gan W., Gonella G., Zhang M., Dai H. L., Communication: Reactions and Adsorption at the Surface of Silver Nanoparticles Probed by Second Harmonic Generation, J. Phys. Chem. B., 134: 3456-3465 (2011).
[30] Li S. S., “Semiconductor Physical Electronics”, 2nd ed., Springer, Berlin, (2006).
[31] Liu Y., Chen D., Zhang W., Zhang Y., Mobile DNA Tetrahedron on Ultra-Low Adsorption Lipid Membrane for Directional Control of Cell Sensing, Sensor. Actuat. B-Chem., 307: 127570 (2020).
[32] González-López A., Abedul M. T. F., “Laboratory Methods in Dynamic Electroanalysis”, ELSEVIER, (2020).
[33] Mobed A., Hasanzadeh M., Shadjou N., Hassanpour S., Saadati A., Agazadeh M., Immobilization of ssDNA on the Surface of Silver Nanoparticles-Graphene Quantum Dots Modified by Gold Nanoparticles towards Bio Sensing of Microorganism, Microchem. J., 152: 104286 (2020).

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار