DNA电路可检测导致疾病的基因损伤

根据美国科学促进协会网站上的一份报告，在最近举行的美国化学协会第244届全国会议暨博览会上，一项关于DNA电路的研究推翻了公众对“电路”的理解。这是一种生物传感器，它利用电导率的变化来检测基因损伤和错误。如果基因复制中出现错误并且不及时纠正，将会导致癌症、生理和精神疾病。“DNA电路及其在识别人类患某些疾病风险方面的潜在应用”也是当天所有参与者讨论的焦点话题。

“脱氧核糖核酸电路非常脆弱，不能安装在普通公共电子设备的房间里。但是这种弱点使得它非常敏感，可以用作电子生物传感器来识别DNA损伤。”加州理工学院化学与化学系主任兼化学教授杰奎琳·巴顿说。巴顿发现DNA的双螺旋链就像一条信号线，可以用来检测和修复基因损伤，从而获得了国家科学奖章。

巴顿解释说，脱氧核糖核酸不断遭到破坏。例如，阳光和紫外线会损害皮肤细胞，香烟中的致癌物质会损害肺细胞。然而，细胞也有一个自然的修复系统，在这个系统中，一些特殊的蛋白质，如检查员，在构建DNA双螺旋结构的过程中不断巡逻，监测细胞DNA中大约30亿个碱基对，并寻找和修复致癌物造成的损害。

在化学上，脱氧核糖核酸非常类似于晶体管和一些电子元件中使用的固体材料。他们的底座叠放在一起。这种排列是导电的。巴顿说:“这就像把一堆铜币堆在一起。如果排列得当，它们可以导电。如果这堆硬币中有一枚出了问题或者没有正确放置，电导率就会下降。如果碱基对不匹配或者可能存在致癌性损害，电路将会中断，电流将不会顺畅流动。”

巴顿的团队通过研究发现，电子可以从一条DNA链的末端流到另一条，就像在电线里一样。DNA的这种电特性可以为纠正蛋白质和修复DNA损伤提供一个强有力的信号平台。如果DNA突然不能正常导电，这是蛋白质需要修复的信号。在最新的发展中，他们让电流通过34纳米长的DNA片段，这适用于医疗诊断设备和生物传感器，并能很好地检查可能导致癌症或其他疾病的DNA突变和变化。

目前，该研究小组正在开发一种“DNA芯片”设备，通过利用DNA的天然导电性及其结合互补碱基的能力来检测DNA序列中的损伤。