单分子磁镊测量高亲和反应系数

介绍了一种基于单分子磁镊测量反应系数的分析方法,并以单链结合蛋白与单链DNA的结合过程为例,通过测量和计算,得出了相应的反应系数,并获得了反应的详细信息.     

全内反射瞬逝场照明高精度磁镊及其在DNA解旋酶研究中的应用

传统磁镊的测量精度受限于磁球的布朗涨落, 当磁力小于约10 pN时, 磁球的布朗涨落明显增大, 对应磁镊的空间分辨率显著下降. 为了提高传统磁镊在小力条件下的测量精度, 本文将全内反射荧光技术引入到磁镊技术中, 并建立相适应的“磁球-手柄-荧光微球-待测生物分子”单分子连接系统, 在小力条件下(小于10 pN)获得纳米量级的测量精度. 应用改进的磁镊对DNA发卡的折叠-去折叠态的转变过程进行了研究, 依据DNA发卡的折叠-去折叠态转变的性质对全内反射场的穿透深度进行了校正, 并结合实验结果对改进后的磁镊的测量精度进行分析. 观察了Bloom解旋酶的解旋动力学过程, 获得初步实验结果, 证实了改进的磁镊在单分子研究中的实用性. 关键词： 磁镊 全内反射荧光 DNA发卡 解旋酶     

用单分子技术研究Sso7d与DNA的相互作用

为了维持基因的稳定性,每种生物体都含有一套独特的染色质蛋白来保护脱氧核糖核酸(DNA)的结构,观察染色质蛋白对DNA结构的作用过程和结果,可以帮助人们了解这些蛋白的具体功能和作用机理.硫化叶菌是一种能在高温下存活的古细菌,Sso7d是硫化叶菌的一种染色质蛋白.深入地了解Sso7d和DNA链的相互作用,有助于解释硫化叶菌的DNA为何能在高温环境下保持活性,本文通过原子力显微镜(AFM)和磁镊两种单分子操作手段,研究了Sso7d与DNA的相互作用.AFM的实验结果给出了Sso7d与DNA的作用过程:结合Sso7d后,DNA首先发生弯折,然后出现loop结构,最终DNA会团聚为致密的核结构.利用磁镊装置测量了Sso7d的结合对打开DNA双链的影响,实验结果表明Sso7d的结合导致打开DNA双链的力的增大,经过数据分析,计算出Sso7d与DNA结合的结合能?G=3.1k_BT,平均每5.5个碱基对(bp)结合一个Sso7d,较高的结合密度和较大的结合能,两方面的作用结果,解释了Sso7d能够稳定DNA结构的原因.     

单分子动力学研究大肠杆菌单链结合蛋白与单链DNA的结合过程

大肠杆菌单链结合蛋白(E.coli SSB)具有与单链DNA(single-stranded DNA,ssDNA)结合的性质,起着保护ssDNA及引导相关蛋白质反应的重要作用,然而,它与ssDNA的结合过程及其细节尚未得到确定的研究结果.本文采用单分子磁镊对E.coli SSB/ssDNA复合体进行拉力测试,并采用单分子化学反应动力学方法对测试结果进行分析.研究发现:E.coli SSB在ssDNA上的结合过程分为两个不同的阶段,一个是在临界力下快速的结合缠绕阶段,一个是随着力的进一步减小逐步缠绕的阶段.从中得到了E.coli SSB与ssDNA的化学反应系数,并得到了相应的自由能参数.采用自由能校准的方法,得到了SSB与ssDNA结合的完整自由能曲线,从而揭示了E.coli SSB与ssDNA的结合特征.本文的分析方法也可以应用于相似的化学反应的研究中.