单分子水力学分离允许在自由溶液中对DNA构成和结合相互作用进行敏感和定量分析
Sarah M Friedrich1, Kelvin J Liu1, Tza-Huei Wang1
1Biomedical Engineering Department and §Mechanical Engineering Department, Johns Hopkins University , 3400 North Charles Street, Baltimore, Maryland 21218, United States.
Journal of the American Chemical Society
|December 20, 2015
概括
这项研究引入了一种使用单分子水力学分离来分析溶液中的DNA构成和相互作用的新方法. 这种技术可以对DNA动态和结合事件进行详细的可视化,从而推进生物物理分析.
科学领域:
- 生物物理
- 分子生物学
- 分析化学
背景情况:
- 有限的工具可用于监测自由溶液中的核酸 (NA) 构造和动态.
- 单分子分析提供了一种强有力的方法来克服这些局限性.
- 了解NA结构功能关系需要在生理条件下探测行为.
研究的目的:
- 开发和验证单分子自由溶液水力学分离技术,用于核酸生物物理学的定量分析.
- 在自由溶液中研究DNA构造,波动和结合相互作用.
- 展示该系统检测罕见物种和区分序列变化的能力.
主要方法:
- 单分子光爆破分析与水力动力学分离相结合.
- 使用Poiseuille流通过微米大小的通道来诱导和观察DNA结构动态.
- 用盐和离子强度扰乱DNA包装密度以研究水力学移动性的变化.
- 通过观察到的移动性转移分析杂交热力学和结合相互作用.
主要成果:
- 全球DNA构造的直接可视化和波动构造的动态平衡.
- 证明了构造动力学与水力动力学移动性的相关性.
- 通过盐和离子强度成功地扰乱了移动性,表明控制了DNA包装密度.
- 区分和量化多重结合相互作用,包括罕见物种的检测.
- 基于移动性差异的完美补充,2 bp不匹配和3 bp不匹配的DNA序列.
结论:
- 单分子自由溶液水力学分离为核酸生物物理学的定量分析提供了一个多功能平台.
- 这种方法可以详细了解DNA构造,动力学和特定序列的相互作用.
- 潜在的应用包括研究核酸-蛋白质相互作用和合成聚合物的行为.
