junho 2019 vol. 2 num. 1 - Encontro Anual da Biofísica 2019

Artigo completo - Open Access.

Idioma principal | Segundo idioma

A INTERAÇÃO ANALITO-NANOPORO GERA UM PROCESSO ESTOCÁSTICO MARKOVIANO OU COM MEMÓRIA?

A INTERAÇÃO ANALITO-NANOPORO GERA UM PROCESSO ESTOCÁSTICO MARKOVIANO OU COM MEMÓRIA?

Gesilda F. Neves, ; Machado, Dijanah C.; Carneiro, Carlos M. M.; Consoni, Luiz H. A.; Rodrigues, Cláudio G.; Nogueira, Romildo A.;

Artigo completo:

O biossensoriamento estocástico é uma abordagem que se baseia na observação de eventos de interação entre moléculas individuais de analitos e um único biorreceptor, que pode ser, por exemplo, um nanoporo biológico (AGUIAR et al., 2015). A denominação estocástico para esse biossensoriamento é atribuída, principalmente, em relação à série temporal de flutuações discretas registradas, devido à detecção, por um único nanoporo, de cada molécula do analito, portanto, as moléculas são detectadas uma a uma, ou seja, de maneira unitária ou individual (AGUIAR et al., 2015; MACHADO et al., 2016). O poro formado pela alfatoxina provavelmente é a nanoestrutura biológica mais utilizada para fins de sensoriamento estocástico. A alfatoxina é uma exotoxina secretada pela bactéria Staphylococcus aureus, na forma de monômeros polipeptídicos contendo 293 aminoácidos, que se oligomerizam em membranas lipídicas formando um nanoporo heptamérico (KRASILNIKOV et al., 1981; MENESTRINA et al., 1986). O maior interesse no nanoporo formado por esta toxina ocorreu devido a possibilidade do desenvolvimento de um método para sequenciamento de material genético, uma vez que ela permite a translocação de DNA de fita simples (KASIANOWICZ et al.,1996; HOWORKA et al., 2001; AGAH et al., 2016). Isto permitiu a fabricação de plataformas de sequenciamento de terceira geração (www.nanopore.com). Devido a sua estabilidade estrutural e elevada condutância, o nanoporo da alfatoxina também tem sido empregado na detecção e análise do processo de translocação de polímeros neutros, como por exemplo, o polietilenoglicol (RODRIGUES et al., 2008; RODRIGUES et al., 2011; MACHADO, et al., 2016). Estudos da influência da força iônica no processo de translocação do polietilenoglicol através deste nanoporo gerou um método não destrutivo para determinação do tamanho de moléculas poliméricas em meio aquoso (ROBERTSON et al., 2007).

Artigo completo:

O biossensoriamento estocástico é uma abordagem que se baseia na observação de eventos de interação entre moléculas individuais de analitos e um único biorreceptor, que pode ser, por exemplo, um nanoporo biológico (AGUIAR et al., 2015). A denominação estocástico para esse biossensoriamento é atribuída, principalmente, em relação à série temporal de flutuações discretas registradas, devido à detecção, por um único nanoporo, de cada molécula do analito, portanto, as moléculas são detectadas uma a uma, ou seja, de maneira unitária ou individual (AGUIAR et al., 2015; MACHADO et al., 2016). O poro formado pela alfatoxina provavelmente é a nanoestrutura biológica mais utilizada para fins de sensoriamento estocástico. A alfatoxina é uma exotoxina secretada pela bactéria Staphylococcus aureus, na forma de monômeros polipeptídicos contendo 293 aminoácidos, que se oligomerizam em membranas lipídicas formando um nanoporo heptamérico (KRASILNIKOV et al., 1981; MENESTRINA et al., 1986). O maior interesse no nanoporo formado por esta toxina ocorreu devido a possibilidade do desenvolvimento de um método para sequenciamento de material genético, uma vez que ela permite a translocação de DNA de fita simples (KASIANOWICZ et al.,1996; HOWORKA et al., 2001; AGAH et al., 2016). Isto permitiu a fabricação de plataformas de sequenciamento de terceira geração (www.nanopore.com). Devido a sua estabilidade estrutural e elevada condutância, o nanoporo da alfatoxina também tem sido empregado na detecção e análise do processo de translocação de polímeros neutros, como por exemplo, o polietilenoglicol (RODRIGUES et al., 2008; RODRIGUES et al., 2011; MACHADO, et al., 2016). Estudos da influência da força iônica no processo de translocação do polietilenoglicol através deste nanoporo gerou um método não destrutivo para determinação do tamanho de moléculas poliméricas em meio aquoso (ROBERTSON et al., 2007).

Palavras-chave: -,

Palavras-chave: -,

DOI: 10.5151/biofisica2019-03

Referências bibliográficas
  • [1] AGAH, S. et al. DNA sequencing by nanopores: Advances and challenges. Journal of Physics D: Applied Physics, v. 49, n. 41, p. 413001, 2016.
  • [2] AGUIAR, J. P., JÚNIOR, J. J. S., MACHADO, D. C. & MELO, M. C. A. Biossensoriamento estocástico via nanoporo proteico individual no desenvolvimento de ferramentas analíticas. Quim. Nova, n.38, p.817–827, 2015.
  • [3] BAYLEY, H. & CREMER, P. S. Stochastic sensors inspired by biology. Nature, n.413, p.226–230, 2001.
  • [4] CABALLERO, R., JEWSON, S. & BRIX, A. Long memory in surface air temperature: Detection, modeling, and application to weather derivative valuation. Clim. Res., n. 21, p. 127–140,2002.
  • [5] CHEN, Z., IVANOV, P. C., HU, K. & STANLEY, H. E. Effect of nonstationarities on detrended fluctuation analysis. Phys. Rev. E - Stat. Nonlinear, Soft Matter Phys.,n. 65,p. 1–15, 2002.
  • [6] CHIARUCCI, R.; RUZZENENTI, F.; LOFFREDO, M. I. Detecting spatial homogeneity in the World Trade Web with Detrended Fluctuation Analysis. Physica A: Statistical Mechanics and its Applications, v. 401, p. 1–7, 2014.
  • [7] COLQUHOUN, D.; HAWKES, A. G. The principles of the stochastic interpretation of ion-channel mechanisms. In: Single-channel recording. Springer, Boston, MA, 1995. p. 397-482.
  • [8] HOWORKA, S., CHELEY, S. & BAYLEY, H. Sequence-specific detection of individual DNA strands using engineered nanopores. Nat. Biotechnol., n. 19, p.636–639, 2001.
  • [9] KASIANOWICZ, J. J., BRANDIN, E., BRANTON, D. & DEAMER, D. W. Characterization of individual polynucleotide molecules using a membrane channel. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., n. 93, p. 13770–3 ,1996.
  • [10] KIM, J. & DUNBAR, W. B. High-precision low-power DNA readout interface chip for multichannel nanopore applications. Sensors Actuators, B Chem., n. 234, p.273–277, 2016.
  • [11] Krasilnikov, O. V.; Ternovskii, V. I; Tashmukhamedov, B. A; Biofizika 1981,26,271
  • [12] LAN, T. H., XI, H. & LIN, J. R. Correlation character of ionic current fluctuations: Analysis of ion current through a voltage-dependent potassium single channel. Biophys. Chem., n.117, p.191–197,2005.
  • [13] LAN, T.-H., GAO, Z.-Y., ABDALLA, A. N., CHENG, B. & WANG, S. Detrended fluctuation analysis as a statistical method to study ion single channel signal. Cell Biol. Int., n. 32, p.247–252,2008.
  • [14] LASZLO, A. H., DERRINGTON, I. M. & GUNDLACH, J. H. MspA nanopore as a single-molecule tool: From sequencing to SPRNT. Methods, n. 105, p. 75–89,2016.
  • [15] MACHADO, D. C. et al. Effects of alkali and ammonium ions in the detection of poly(ethyleneglycol) by alpha-hemolysin nanopore sensor. RSC Adv., n. 6, p. 56647–56655,2016.
  • [16] MENESTRINA, G. Ionic channels formed by Staphylococcus aureus alpha-toxin: Voltage-dependent inhibition by divalent and trivalent cations. The Journal of membrane biology, v. 90, n. 2, p. 177-190, 1986.
  • [17] MONTAL, M.; MUELLER, P. Formation of bimolecular membranes from lipid monolayers and a study of their electrical properties. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., v. 69, n. 12, p. 3561-3566, 1972.
  • [18] MOVILEANU, L.; CHELEY, S.; BAYLEY, H. Partitioning of individual flexible polymers into a nanoscopic protein pore. Biophysical Journal, v. 85, n. 2, p. 897-910, 2003.
  • [19] NESTOROVICH, E. M. et al. Blockage of anthrax PA63 pore by a multicharged high-affinity toxin inhibitor. Biophysical Journal, v. 99, n. 1, p. 134-143, 2010.
  • [20] NOGUEIRA, R. A.; VARANDA, W. A.; LIEBOVITCH, L. S. Hurst analysis in the study of ion channel kinetics. Brazilian Journal of Medical and Biological Research , v. 28, n.4, p. 491-496, 1995.
  • [21] PENG, C.-K. et al. Fractal mechanisms and heart rate dynamics: long-range correlations and their breakdown with disease. Journal of Electrocardiology, v. 28, p. 59-65, 1995.
  • [22] RINCON-RESTREPO, M. et al. Controlled translocation of individual DNA molecules through protein nanopores with engineered molecular brakes. Nano letters, v. 11, n. 2, p. 746-750, 2011.
  • [23] ROBERTSON, J. W.F. et al. Single-molecule mass spectrometry in solution using a solitary nanopore. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., v. 104, n. 20, p. 8207-8211, 2007.
  • [24] RODRIGUES, C. G. et al. Mechanism of KCl enhancement in detection of nonionic polymers by nanopore sensors. Biophysical Journal, v. 95, n. 11, p. 5186-5192, 2008.
  • [25] RODRIGUES, C. G. et al. Mechanism of KCl enhancement in detection of nonionic polymers by nanopore sensors. Biophysical Journal, v. 95, n. 11, p. 5186-5192, 2008.
  • [26] RODRIGUES, C. G. et al. Hofmeister effect in confined spaces: halogen ions and single molecule detection. Biophysical Journal, v. 100, n. 12, p. 2929-2935, 2011.
  • [27] SIWY, Z.; AUSLOOS, M.; IVANOVA, K. Correlation studies of open and closed state fluctuations in an ion channel: Analysis of ion current through a large-conductance locust potassium channel. Physical review. E, Statistical, nonlinear, and soft matter physics, v. 65, n. 3, p. 6, 2002.
  • [28] WAWRZKIEWICZ, A. et al. On the simple random-walk models of ion-channel gate dynamics reflecting long-term memory. European Biophysics Journal, v. 41, n. 6, p. 505–526, 2012.
  • [29] ZHAO, Q.; JAYAWARDHANA, D. A.; GUAN, X. Stochastic study of the effect of ionic strength on noncovalent interactions in protein pores. Biophysical Journal, v. 94, n. 4, p. 1267-1275, 2008.
  • [30] ZHAO, Q. et al. Study of peptide transport through engineered protein channels. The Journal of Physical Chemistry B, v. 113, n. 11, p. 3572-3578, 2009.
Como citar:

Gesilda F. Neves, ; Machado, Dijanah C.; Carneiro, Carlos M. M.; Consoni, Luiz H. A.; Rodrigues, Cláudio G.; Nogueira, Romildo A.; "A INTERAÇÃO ANALITO-NANOPORO GERA UM PROCESSO ESTOCÁSTICO MARKOVIANO OU COM MEMÓRIA?", p. 7-10 . In: Anais do Encontro Anual da Biofísica 2019. São Paulo: Blucher, 2019.
ISSN 2526--607-1, DOI 10.5151/biofisica2019-03

últimos 30 dias | último ano | desde a publicação


downloads


visualizações


indexações