应用分子梳技术对DNA单分子的研究

分子梳技术是一种有效的拉伸DNA分子的手段,它利用流体流动过程中施加的力将DNA分子拉伸开并且平铺在固体表面上．在每个玻片上可以同时对很多DNA分子拉伸并且整齐地排列,使之便于统计分析数据．利用分子梳技术可以在单分子水平上研究DNA复制、转录过程以及DNA-蛋白质相互作用．文中主要介绍分子梳技术原理、实现方法及其重要应用．

玻璃-橡胶混合颗粒体系的弹性行为研究

废旧橡胶制品颗粒与砂土颗粒混合物作为建筑填充材料具有环保、轻质、减震效果好等特点.软硬组分的混合比例可以调制体系力学性能从而实现兼顾材料柔韧性与强度的需求,但细观层面上材料性能改变的原因尚不明确.本文主要研究玻璃-橡胶混合颗粒体系的弹性行为及其微观机制.利用飞行时间法测量混合材料等效动弹性模量,发现随着橡胶颗粒增加,体系逐渐从类玻璃刚性行为转变为类橡胶柔性行为.离散元模拟结果与实验结果类似.此外,模拟显示低橡胶颗粒占比样品内主要由玻璃颗粒构成主力链结构,而橡胶颗粒基本不参与强力链的构成.当橡胶颗粒占比较大时,玻璃颗粒和橡胶颗粒共同构成主力链网络结构,但颗粒间法向接触力分布相对更为均匀,可视为玻璃颗粒悬浮于橡胶颗粒中.基于上述结果,提出了改进的等效介质理论,用于描述混合颗粒体系的弹性行为.研究认为:橡胶颗粒占比较小时内部颗粒的变形相对均匀,材料近似满足等应变假设,视为并联弹簧模型;橡胶颗粒占比较大时混合材料近似满足等应力假设,视为串联弹簧模型.两种模型得到的结果与模拟结果一致.上述结果有利于从微观角度揭示混合颗粒材料弹性行为的变化机制.

打开DNA双链的物理新方法——激光微流法

文章报道了一种打开DNA双链的物理方法——激光微流法.DNA双链分子被固定在石英片的表面,在一定强度的激光衰逝波和微流振荡共同作用下,DNA双链间的氢键被迅速打开.利用全内反射单分子荧光共振能量转移技术,可以观察到激光微流法打开单个DNA的动力学过程.通过对激光进行控制,可以准确地打开连接在石英表面特定位置的DNA双链.DNA分子打开的比例与激光功率的关系表明微流产生的机械能与激光光能在DNA双链打开过程中缺一不可.

利用荧光偏振研究二价金属离子对DNA与组蛋白结合的影响

利用荧光偏振实验我们研究了二价金属离子(Mn^(2+),Mg^(2+)和Ca^(2+))对DNA与组蛋白结合的影响.测量了二价金属离子(Mn^(2+),Mg^(2+)和Ca^(2+))存在时,DNA和DNA-组蛋白的荧光偏振度.结果表明,组蛋白明显降低DNA分子的荧光偏振度;二价金属离子显著增加DNA分子的荧光偏振度.与DNA和组蛋白单独培育时相比较,当二价金属离子、组蛋白、DNA共同培育时,DNA可与更多的组蛋白结合.Mn^(2+)比其他二价离子(Mg^(2+)和Ca^(2+))更容易使DNA-组蛋白复合体发生凝聚现象.

利用轨迹自动识别方法研究单细胞内表皮生长因子受体的运输

利用基于方向持续度及均方位移的轨迹自动识别方法,研究了单细胞内表皮生长因子受体(EGFR)运输轨迹的模式特征,将EGFR运动逐段划分为定向运动、超扩散运动、布朗运动和次扩散运动四种模式,计算了不同运动模式的动力学参数并讨论了其所揭示的受体运动的生物信息.

RECQ5β解旋酶DNA退火特性的动力学研究

RecQ家族解旋酶对维持基因组完整性起着关键作用.许多RecQ家族解旋酶不仅可以打开双链及其他更复杂的DNA结构,而且有意思的是,还具有DNA退火活性.本文通过对DNA退火动力学、平衡态下DNA结合以及与单链DNA解离动力学的一系列测量,系统研究了RECQ5β的DNA退火特性.结果显示,在本研究的反应缓冲液条件下,在没有或存在不同的磷酸核苷因子（AMPPNP,ATPS或ADP）的情况下,当酶分子覆盖约40%~50%DNA单链时,RECQ5β催化的DNA退火效率最高.通过对RECQ5β1~662的比较研究证实,RECQ5β的C末端区域对该酶高的DNA退火活性是必不可少的.本文结果将有助于更好地理解RecQ家族解旋酶催化DNA退火的机理.

用单分子技术研究抗癌药物顺铂对DNA结构的影响

文章作者用磁镊与原子力显微镜研究了抗癌药物顺铂对单个DNA分子结构的影响.当顺铂浓度较低时,DNA链变得柔软,驻留长度从～52 nm显著缩短到～15 nm;当顺铂浓度较高时,DNA表现出凝聚现象.基于单分子拉伸和原子力显微镜(AFM)成像两方面的实验结果,文章作者提出一个顺铂导致的DNA变软(softening)-成环(looping)-缩短(shortening)-凝聚(condensing)模型(简写为SLSC模型)来解释观察到的DNA凝聚,并认为通过远程交联使DNA形成小环结构是铂类抗癌药物作用的重要特征.