单个DNA分子凝聚研究获得新发现

    最近，物理所软物质物理实验室李明研究员领导的研究小组在单个DNA分子的凝聚动力学研究中获得新发现。他们巧妙利用施加于DNA上的张力使DNA的凝聚速率降低，在有限的时间分辨率下观察到了DNA的非连续凝聚过程。同时，通过比较不同拉力下DNA的凝聚速率，研究了DNA凝聚态中的缺陷与凝聚速率的关系。相关结果发表在《美国化学学会会刊》上（J.??Am.??Chem.??Soc.??2006,??128,??15040-15041）。

     DNA是遗传信息的载体。细胞中的DNA必须在蛋白质作用下凝聚成特定结构装载到细胞核中。体细胞中DNA的凝聚形态是我们所熟知的染色体。哺乳动物精子中的DNA凝聚成圆环状(类似于油炸圈饼）。DNA的这两种凝聚结构及其形成动力学一直是生命科学研究的热点。

     该研究组利用单分子操纵技术研究了单个DNA分子在体外的凝聚动力学。他们在长度约为16.4微米的λ-嗜菌体DNA两端装上“手柄”――（连上直径约2微米的磁性球），将DNA悬挂在磁场中，加入DNA凝聚剂后用显微镜观察DNA长度随时间的变化，测量DNA分子的凝聚动力学。实验表明，在凝聚剂作用下，DNA凝聚成直径约为100nm的圆环。有趣的是，他们发现DNA的凝聚是不连续的，每一个凝聚动作只有约300nm(圆环周长)的DNA片段凝聚在圆环表面。在DNA两端施加大于10pN的拉力可以使已经凝聚的DNA圆环解离。实验发现解离过程也是不连续的，每一个解离动作只有约300nm的DNA片段从圆环表面脱离。

     此项研究得到国家自然科学基金委员会重点基金和杰出青年基金的资助。