盐离子对DNA延伸力的影响

在Ahsan等给出的描述DNA分子弹性的两状态虫链模型的基础上,考虑到盐离子浓度对静电自由能的影响,得到了延伸力随盐浓度的变化规律,结果表明:在低力和高力范围延伸力受盐浓度的影响较小,相变延伸范围随盐浓度的增加非线性增加,与实验测量一致.     

盐对DNA相变影响的非线性特性研究

在Prohofsky，Peyrard-Bishop等提出的描述DNA双螺旋分子结构模型以及实验测量的基础上 , 给出了与盐(指NaCl)浓度有关的哈密顿模型, 得到了非线性动力学方程及扭结孤波解.并 由此求出了DNA变性相变所需要的Peierls相变力. 进一步讨论了盐浓度对相界面和相变力的 影响, 得到的结果与实验测量一致. 关键词： DNA 盐浓度 相界面 相变力     

盐离子对B-DNA到Z-DNA结构转变影响的理论研究

在已给出的与溶液盐浓度有关的DNA弹性模型基础上, 考虑到Z-DNA的碱基堆积和氢键相互 作用, 给出了一个新的B-DNA到Z-DNA的结构转变模型. 研究了盐浓度对B—Z结构转变特性的影响, 得到了力延伸曲线、折叠角概率分布以及B—Z结构转变的临界扭矩随盐浓度的变化规律.结果表明: 当盐浓度达到2.4mol/L时, 松弛DNA的Z构象开始出现, 并且随盐浓度的增加, Z构象存在的概率增大, B—Z转变所需的扭转力矩减小. 关键词： DNA弹性 盐浓度 B—Z结构转变 堆积能     

DNA单分子弹性理论

随着单分子操纵技术的发明与发展，人们已经可以对单个生物大分子施以力或力矩，并测量它们的物理性质，DNA单分子的力学实验表明，在分子尺度上理解生物大分子的生化过程，力与能量是同等重要的结构与功能参数。一个梯子模型被用来描述双链DNA的外力拉伸曲线，在这个模型中，DNA是由许多碱基对(梯子的横杆，横杆之间存在吸引势)连接两条聚核苷酸虫链(梯子的两侧)形成的高分子，利用路径积分法得出的理论曲线与实验曲线吻合得很好，对于单链DNA，用分立的杂化高分子链统计理论的母函数方法来计算其弹性行为，得出与实验相符合的外力引起的解链相变结果。此外，对于抑瘤蛋白p53识别序列DNA微环弹性进行分析，发现其弹性模量只是通常随机序列的三分之一。     

DNA双链退火压力对DNA聚合酶gp5链置换的调控

DNA聚合酶是执行DNA复制和修复的重要蛋白, 由于其只能从5′向3′方向聚合, 所以在聚合双链DNA时会有两种模式: 其一是先打开DNA双链, 让其暴露出3′-5′方向的模板链(先导链), 然后沿着这条链复制出新链以此置换旧链, 这就是链置换的合成. 另一种是沿着已经置换出的5′-3′方向的模板链(滞后链)进行延伸合...     

重离子诱导的质粒DNA双链断裂分布研究

利用能量为7．2MeV／u氖离子束辐照体外质粒DNA:pUC18，采用恒场凝胶电泳结合多功能荧光成像系统研究了pUC18双链断裂片段的分布。证实了双链断裂片段分布的非随机性，结果还发现DNA断裂后片段的交联现象，而且交联片段的分布也是非随机的。DNA is considered to be the most important and sensitive target in biological systems. In addition to the base damage, DNA strand breaks are the major lesion in the genome due to exposure to ionizing radiation. Mutation can be introduced to DNA as a result of enzymatic processing of DNA lesions or post irradiation replication. However, the mechanisms of radiation induced mutations are not well clarified at the molecular level. To study the effect on the simple plasmid DNA of heavy ion is even predominant or more feasible. Plasmid pUC18 DNA was prepared and irradiated by neon beam (7.199 MeV/u). The fragment distributions were determined by quantifying the ethidium bromide fluorescence. It can be seen that the shape of the intensity distributions is vastly different for the used radiation Dose. The distribution produced shows an excess of fragments particularly in 3 000 and 10 000 Gy the size range between 20—40 kbp and 20—50 bp. This clustering of double stranded fragments might be influenced by the higher order chromatin structure of genomic DNA. If so, DNA loop structures could correspond to the size range for which we observed DSB clustering. Further studies aim at elucidating the heterogeneity of DSB induction within the genome and investigate the influence of chromatin structure on the non random fragment distribution.     

碱基序列对DNA分子电子结构的影响

将DNA分子看成一维二元随机序列，利用负本征值理论计算其态密度，针对碱基对分布和相对含量等参量，讨论了DNA分子的电子结构.结果表明碱基对分布和相对含量都对电子能态结构影响较大，说明碱基序列对DNA分子的电子结构影响很大. 关键词： DNA分子 电子态密度 碱基对     

MgCl2对DNA构象影响的31P NMR研究

本文用³¹P NMR方法研究了MgCl₂对天然DNA溶液构象影响,首次观察到了Mg²⁺诱导天然DNA由B型向Z型转变。     

位置涨落对DNA分子电子结构的影响

在紧束缚模型基础上，研究了位置涨落对碱基对周期排列的有序DNA分子的能带结构和电子态的影响，并分析了DNA分子的导电性.计算发现：随涨落的增强，带隙变小，同时，电子态倾向于局域化.室温下DNA分子的导带底电子态将呈现出较强的局域行为，因此，即使对有序排列的DNA分子，带输运理论在室温下也可能不再适用. 关键词： DNA 涨落 带隙 电子态     

原子力显微镜及其对DNA大分子的应用研究

详细讨论了原子力显微镜的基本原理和针尖－样品间相互作用力，大量实验结果表明，ＡＦＭ这个高分辨成像技术对ＤＮＡ大分子进行应用研究是非常适合的，同时我们也讨论了样品制备方法的改进、成像模式和环境选择等因素对ＤＮＡ大分子ＡＦＭ结果的影响以及ＡＦＭ在ＤＮＡ分子结构研究中的一些局限性。     

原子力显微镜扫描成像DNA分子

采用Mg2+处理DNA、APTES或戊二醛修饰云母表面、DNA拉直方法制备了λ-DNA及DNA-组蛋白复合物样品.室温下原子力显微镜以轻敲模式在空气中扫描样品成像.实验结果表明:AFM扫描成像的效果与样品的制备方法有关,同时也受操作因素影响.     

Phase diagram of mechanically stretched DNA: The salt effect

The cations, in the form of salt, present in a solution containing DNA play a crucial role in the opening of the two strands of DNA. We use a simple non-linear model and investigate the role of these cations on the mechanical unzipping of DNA. The Hamiltonian is modified to incorporate the solvent effect and the presence of these cations in the solution. We calculate the melting temperature as well as the critical force that is required to unzip the DNA molecule as a function of salt concentration of the solution. The phase diagrams are found to be in close agreement with the experimental phase diagrams.     

Observation of single- and double-stranded DNA using non-contact atomic force microscopy

Non-contact atomic force microscopy (NC-AFM) has been applied to observe single- and double-stranded DNA. For the wet processes used to prepare the sample, a strong adhesion force at the surface is observed even in vacuum conditions. Despite the presence of this adhesion force, single- and double-stranded DNA images can be obtained by NC-AFM. Because of the high sensitivity of the tip-sample interaction, NC-AFM images provide stronger contrast than tapping mode (TM)-AFM images. NC-AFM images reveal detailed structures of single- and double-stranded DNA which are not revealed by TM-AFM. In addition, several NC-AFM images show contrast artifacts, which might provide information on the detailed structure of DNA.     

用液流操纵单个DNA分子形成纳米悬链线图形

首先用液流拉伸单分子DNA,使其吸附在修饰过的云母基片上.然后让二次液流沿着垂直于已拉伸的DNA的方向流过云母片,用原子力显微镜(AFM)观测,可见DNA单分子片段在基片上形成了一些纳米尺度的悬链线.提出一种“S悬桥”模型能定量地解释这一现象.该研究工作揭示,在DNA的单分子操作中,经典的弹性力学理论足以描述和控制DNA分子二维图形的形成 关键词： DNA 单分子DNA操纵 原子力显微镜(AFM) 纳米悬链线     

DNA分子力学性质的测量

利用单分子实验技术测量了DNA分子的力学性质.通过生化手段将单根DNA分子连在顺磁小球与玻璃侧壁之间,利用磁铁对顺磁球施加力进而拉伸DNA.图像分析得到小球运动的轨迹以及DNA的长度,利用均分定理可以求得施加的外力.测量发现在外力作用下DNA分子的力学反应与高分子物理学的蠕虫状链模型符合良好.     

The elastic theory of a single DNA molecule

We study the elastic responses of double-(ds) and single-stranded (ss) DNA at external force fields. A double-strand-polymer elastic model is constructed and solved by path integral methods and Monte Carlo simulations to understand the entropic elasticity, cooperative extensibility, and supercoiling property of dsDNA. The good agreement with experiments indicates that short-ranged base-pair stacking interaction is crucial for the stability and the high deformability of dsDNA. Hairpin-coil transition in ssDNA is studied with generating function method. A threshold force is needed to pull the ssDNA hairpin patterns, stabilized by base pairing and base-pair stacking, into random coils. This phase transition is predicted to be of first order for stacking potential higher than some critical level, in accordance with experimental observations.