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      DNA機(jī)制變得冷酷
      
			
      
				2019-02-16 09:41:22
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			  來(lái)源：
			
      
		
      
				
		
      
			
      巴塞爾大學(xué)的物理學(xué)家團(tuán)隊(duì)已經(jīng)超越了研究生物學(xué)的基本結(jié)構(gòu)，因?yàn)閱为?dú)的結(jié)構(gòu)不足以完全理解天然和工程生物分子的功能。這項(xiàng)新研究的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種新方法，用于檢測(cè)極低溫度下DNA分子在表面上的彈性和結(jié)合特性。研究小組今天在Nature Communications上發(fā)表的一篇題為“ 噴霧沉積的單鏈DNA在金上的構(gòu)象和低溫力譜 ”的文章中發(fā)表的研究結(jié)果- 使用低溫力譜和計(jì)算機(jī)模擬的組合來(lái)證明DNA分子表現(xiàn)得像一個(gè)小螺旋彈簧鏈。
      

      DNA機(jī)制變得冷酷
      

      DNA不僅是一個(gè)受歡迎的研究課題，因?yàn)樗{(lán)圖，但它也可用于生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用的微小組件。在稱(chēng)為DNA折紙的過(guò)程中，科學(xué)家們可以操縱遺傳材料，折疊DNA鏈產(chǎn)生微小的二維和三維結(jié)構(gòu)。這些可以用作例如藥物容器，導(dǎo)電管和高靈敏度傳感器。
      

      為了能夠形成所需的形狀，熟悉所用DNA組分的結(jié)構(gòu)，彈性和結(jié)合力是很重要的。這些物理參數(shù)無(wú)法在室溫下測(cè)量，因?yàn)榉肿邮冀K處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。然而，在低溫下也是如此。在目前的研究中，研究小組首次使用低溫力顯微鏡來(lái)表征DNA分子并檢查它們的結(jié)合力和彈性。
      

      “我們將低溫條件下的力譜和計(jì)算機(jī)模擬相結(jié)合，以量化噴涂沉積的單鏈DNA寡聚體在Au(111)上的粘附和分子內(nèi)特性，”作者寫(xiě)道。“亞納米分辨率圖像揭示了模擬證實(shí)的折疊構(gòu)象。提升顯示測(cè)得的剛度的衰減，每0.2-0.3nm的急劇下降與單個(gè)核苷酸的連續(xù)剝離和分離相關(guān)。 在納米牛頓范圍內(nèi)推導(dǎo)出每拉伸重復(fù)單元30-35Nm -1的剛度。“
      

      科學(xué)家們只在金表面放置了幾納米長(zhǎng)的含有20個(gè)胞嘧啶核苷酸的DNA鏈。在5開(kāi)爾文的溫度下，然后使用原子力顯微鏡的尖端向上拉DNA鏈的一端。在這個(gè)過(guò)程中，鋼絞線的各個(gè)組件一點(diǎn)一點(diǎn)地從表面上釋放出來(lái)。這使得物理學(xué)家能夠記錄它們的彈性以及從金表面分離DNA分子所需的力。
      

      “分離的DNA片段越長(zhǎng)，DNA片段越柔軟，越有彈性，”主要作者，巴塞爾大學(xué)科學(xué)家RémyPawlak博士解釋道。這是因?yàn)镈NA的各個(gè)組分表現(xiàn)得像一個(gè)彼此連接的多個(gè)螺旋彈簧鏈。由于測(cè)量結(jié)果，研究人員能夠確定各個(gè)DNA組分的彈簧常數(shù)。
      

      有趣的是，計(jì)算機(jī)模擬澄清了DNA與表面不連續(xù)分離。這是由于胞嘧啶堿基與金表面DNA骨架之間的鍵斷裂，以及它們?cè)诮鸨砻嫔系耐蝗贿\(yùn)動(dòng)。理論彈性值與實(shí)驗(yàn)密切相關(guān)，并確認(rèn)了串聯(lián)排列的彈簧模型。
      

      總之，這項(xiàng)研究證實(shí)，低溫力譜非常適合檢測(cè)低溫條件下DNA鏈的力，彈性和結(jié)合特性。
      

      “與低溫電子顯微鏡一樣，我們采用低溫力譜進(jìn)行快照，這使我們能夠深入了解DNA的特性，”巴塞爾大學(xué)實(shí)驗(yàn)物理學(xué)教授，高級(jí)研究員Ernst Meyer博士總結(jié)道。“將來(lái)，我們還可以利用掃描探針顯微鏡圖像來(lái)確定核苷酸序列。”
      
			

			
        
      
			
      
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