CROWN ETHER-ELECTROLYTE INTERACTIONS PERMIT NANOPORE DETECTION OF INDIVIDUAL DNA ABASIC SITES IN SINGLE MOLECULES

"Crown ether–electrolyte interactions permit nanopore detection of individual DNA abasic sites in single molecules". N. An, A. M. Fleming, H. S. White, C. J. Burrows. PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA. In press. 

DOI: 10.1073/pnas.1201669109

DNA abasic (AP) sites are one of the most frequent lesions in the genome and have a high mutagenic potential if unrepaired. After selective attachment of 2-aminomethyl-18-crown-6 (18c6), individual AP lesions are detected during electrophoretic translocation through the bacterial protein ion channel α-hemolysin (α-HL) embedded in a lipid bilayer. Interactions between 18c6 and Na⁺ produce characteristic pulse-like current amplitude signatures that allow the identification of individual AP sites in single molecules of homopolymeric or heteropolymeric DNA sequences. The bulky 18c6-cation complexes also dramatically slow the DNA motion to more easily recordable levels. Further, the behaviors of the AP-18c6 adduct are different with respect to the directionalities of DNA entering the protein channel, and they can be precisely manipulated by altering the cation (Li⁺, Na⁺ or K⁺) of the electrolyte. This method permits detection of multiple AP lesions per strand, which is unprecedented in other work. Additionally, insights into the thermodynamics and kinetics of 18c6-cation interactions at a single-molecule level are provided by the nanopore measurement. 

Los sitios de ADN abásico (AP) son una de las lesiones más frecuentemente encontradas en el genoma y tienen un alto potencial mutagénico si no son reparadas. Despues de el enlace selectivo de 2-aminometil-18-corona-6 (18c6), se detectan las lesiones individuales AP durante la traslocación electroforética a través de del canal iónico de proteína bacterial α-hemolisina (α-HL), que se encuentra inmersa en una bicapa lípida. Las interacciones entre el 18c6 y el Na⁺ producen señales características tipo pulso de amplitud de corriente, que permiten la identificación de sitios AP individuales en moléculas individuales de sequencias de ADN homopoliméricas y heteropoliméricas. Los complejos en bulto de 18c6-catión disminuyen dramáticamente el movimiento del ADN a niveles más fácilmente registrables. Además, los comportamientos de las aducciones AP-18c6 son diferentes en relación a las direccionalidades del ADN que entra al canal proteico, y pueden ser manipulados con precisión mediante la alteración del catión (Li⁺, Na⁺ or K⁺) del electrolito. Este método permite la detección de múltiples lesiones AP por cadena, lo cual no tiene precedentes en otros trabajos. Adicionalmente, por medio de medidas de nanoporos, se proporciona información acerca de la termodinámica y la cinética de las interacciones del 18c6-catión, a nivel de moléculas aisladas.

http://www.pnas.org/content/early/2012/06/12/1201669109