شماره ركورد
20916
شماره راهنما(اين فيلد مربوط به كارشناس ميباشد لطفا آن را خالي بگذاريد)
۲۰۹۱۶
پديد آورنده
نسيم رجبي
عنوان
تعيين توالي دي ان اي تك رشته اي در عبور از نانوحفره گرافن
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
حالت جامد
سال تحصيل
1395
تاريخ دفاع
۱۳۹۸/۲/۱۸
استاد راهنما
دكتر روح الله حاجي عبدالوهاب
دانشكده
فيزيك
چكيده
توالي يابي سريع، كمهزينه و قابل اطمينان دياناي، يكي از نوآوريهاي مطلوب در سالهاي اخير است كه ميتواند راه را براي توالييابي ژنوم با سرعت بالا و كمهزينهتر هموار سازد. توالييابي به فرآيند خواندن ترتيب بازهاي نوكلئوتيد در مولكول دياناي گفته ميشود. در اين پاياننامه با استفاده از شبيهسازي ديناميك مولكولي، تشخيص توالي دياناي با دقت تك نوكلئوتيد، در عبور دياناي تك رشتهاي از نانوحفره گرافن با قطر 1/2 نانومتر، با استفاده از اعمال نيرو مورد بررسي قرار گرفته شده است. در عبور دياناي تك رشتهاي، شامل چهار رشته متفاوت از بازهاي يكسان A9، C9، G9 و T9 توسط هدايت ديناميك مولكولي (SMD)، با تجزيه و تحليل نمودار نيروي كشش بر حسب زمان عبور و بررسي مقادير قله نيروي كشش، هر نوكلئوتيد در رشته دياناي به طور جداگانه قابل شناسايي ميباشد، به جز سيتوزين و تيمين كه غيرقابل تشخيص باقي ماندهاند. از آنجايي كه اتمهاي كربن واقع بر لبه نانوحفره گرافن به دليل پيوند آزاد، در فرآيند آمادهسازي قابليت برهمكنش با اكسيژن را دارند؛ بنابراين ايجاد شيوهاي جديد و ساده جهت جلوگيري از اين امر ضروري به نظر ميرسد. يكي از اين روشها عاملدار كردن نانوحفره توسط هيدروژن و گروه هيدروكسيل ميباشد. در اين پاياننامه به منظور دستيابي به راهي مؤثر و دقيقتر جهت توالييابي دياناي با قرار دادن بار مشابه با هيدروژن و اكسيژن بر لبه دهانه نانوحفره تأثير باردار كردن نانوحفره بر عبور دياناي و دقت تشخيص نوكلئوتيدها مورد بررسي قرار گرفته شده است. مشاهده گرديد كه در عبور از نانوحفره با بار مثبت، دقت تشخيص نوكلئوتيدها از يكديگر نسبت به نانوحفره بدون بار و حتي با بار منفي، بهبود قابل توجهي ديده ميشود كه اين امر به تفاوت برهمكنش بين باز و حفره مربوط ميباشد.
واژههاي كليدي: نانوحفره گرافن، توالييابي دياناي، شبيهسازي هدايت ديناميك مولكولي (SMD)، دياناي تك رشتهاي، نانوحفره گرافن عاملدار شده
تاريخ ورود اطلاعات
1398/04/16
عنوان به انگليسي
Single strand DNA sequencing with graphene nanopore
تاريخ بهره برداري
5/8/2019 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
نسيم رجبي
چكيده به لاتين
Fast, low-cost and reliable DNA sequencing is one of the most desirable innovations in recent years, which can pave the way for high quality and low-cost genome sequencing. The process of reading the order of nucleotides in DNA molecule is called DNA sequencing. In this thesis, we demonstrate by molecular dynamics simulation that the single-base resolution detection can be realized by pulling a single-strand DNA through graphene nanopores with ~1/2nm diameter.By translocation of four homogeneous DNA strands (poly(A)9, poly(T)9, poly(G)9, poly(C)9) Using Steered molecular dynamic (SMD), through the graphene nanopore, by simply monitoring and analyzing the peak values of the pulling force profile verses time, each nucleotide in the DNA strand can be identified and characterized, except for cytosine and thymine which remain indistinguishable.
Actually, the graphene nanopore is easily oxidized during preparation process, thus it is great necessary to develop other new and simple method for DNA sequencing. One of these methods is functionalization of the nanopore by hydrogen and the hydroxyl group. In this thesis in order to achieve a more efficient way for DNA sequencing, we decorate the edge of the nanopore with the same charge as hydrogen and oxygen. and investigate the effect of charged nanopore on accuracy of detection of nucleotides. It was found that when passing through a positive charged nanopore the accuracy of the detection of nucleotides from each other increase significantly compared to the uncharged or even with negative charged nanopore, which is related to the difference electrostatic interactions between the base and pore.
Keywords: Graphene Nanopore, DNA sequencing, Steered Molecular simulation (SMD), ssDNA (single strand DNA), functionalized graphene nanopore