巴塞爾大學的物理學家開發(fā)了一種新方法，可以在極低的溫度下檢測DNA分子在表面的彈性和結合特性。通過低溫力譜和計算機模擬的結合，他們可以證明DNA分子的行為像一個小的螺旋彈簧鏈。研究人員在《自然通訊》上報道了他們的發(fā)現。
脫氧核糖核酸不僅是一個受歡迎的研究課題，因為它包含了生命的藍圖——它還可以用于生產技術應用的微小組件。在這個被稱為DNA折紙的過程中，科學家可以操縱遺傳物質，折疊DNA鏈，產生微小的二維和三維結構。這些可以用作例如藥物容器、傳導管和高靈敏度傳感器。
低溫測量
為了形成所需的形狀，熟悉所用DNA成分的結構、彈性和結合力是很重要的。這些物理參數無法在室溫下測量，因為分子總是在運動。
低溫下也是如此：瑞士納米科學研究所和巴塞爾大學物理系的Ernst Meyer教授領導的團隊，現在首次使用低溫力顯微鏡來表征DNA分子，并檢查其結合力和彈性。
一個個分開。
科學家們只在金的表面放置了幾條含有20個胞嘧啶核苷酸的納米長的DNA鏈。在5開爾文的溫度下，然后用原子力顯微鏡的尖端拉起DNA鏈的一端。在這個過程中，鋼絞線的各個組成部分一點一點地從表面釋放出來。這使得物理學家能夠記錄它們的彈性和從金表面分離DNA分子所需的力。
“DNA片段分離的時間越長，DNA片段就越柔軟，越有彈性，”第一作者雷米帕夫拉克博士解釋說。這是因為脫氧核糖核酸的每個組成部分的行為就像多個相互連接的螺旋彈簧鏈。測量的結果是，研究人員可以確定每個脫氧核糖核酸成分的彈簧常數。
計算機模擬闡明了DNA從表面的不連續(xù)分離。這是由于胞嘧啶堿基與金表面的DNA骨架之間的鍵斷裂以及它們在金表面的突然移動。理論彈性值與實驗密切相關，證實了串聯布置的彈簧模型。
快照提供了洞察力。
證明低溫力譜非常適合于檢測低溫下DNA鏈的力、彈性和結合特性。
邁耶解釋說：“像低溫電子顯微鏡一樣，我們使用低溫力譜來拍攝快照，這使我們能夠對DNA的特征有深刻的理解。"未來，我們還可以使用掃描探針顯微鏡圖像來確定核苷酸序列."
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