巴塞爾大學(xué)的物理學(xué)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(jié)合特性。通過低溫力譜和計(jì)算機(jī)模擬的結(jié)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(xiàn)。
脫氧核糖核酸不僅是一個受歡迎的研究課題，因?yàn)樗松乃{(lán)圖——它還可以用于生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用的微小組件。在這個被稱為DNA折紙的過程中，科學(xué)家可以操縱遺傳物質(zhì)，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、傳導(dǎo)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(jié)構(gòu)、彈性和結(jié)合力是很重要的。這些物理參數(shù)無法在室溫下測量，因?yàn)榉肿涌偸窃谶\(yùn)動。
低溫下也是如此：瑞士納米科學(xué)研究所和巴塞爾大學(xué)物理系的Ernst Meyer教授領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)，現(xiàn)在首次使用低溫力顯微鏡來表征DNA分子，并檢查其結(jié)合力和彈性。
一個個分開。
科學(xué)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(diǎn)一點(diǎn)地從表面釋放出來。這使得物理學(xué)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?yàn)槊撗鹾颂呛怂岬拿總€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(jié)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(shù)。
計(jì)算機(jī)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(shí)驗(yàn)密切相關(guān)，證實(shí)了串聯(lián)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(jié)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?qū)NA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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