DNA沉淀及结合抗生物素蛋白的单分子研究
本文关键词：DNA沉淀及结合抗生物素蛋白的单分子研究
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【摘要】：作为生命遗传物质,DNA一直是生物物理方面研究的主要对象。DNA的凝聚及沉淀对于生命现象的维持与传递、基因药物的合成、基因治疗的实施都具有着非常重要的意义。本文将通过紫外-可见光光谱仪(UV-vis spectrophotometer,UV-vis)、原子力显微镜(Atomic Force Microscope,AFM)、动态光散射技术(Dynamic Light Scattering,DLS)、单分子磁镊技术(Magnetic Tweezers,MT)对DNA沉淀和抗生物素蛋白导致DNA凝聚进行研究,主要研究内容包括:第一,利用UV-vis定量分析不同价态金属阳离子存在下不同浓度乙醇对DNA沉淀的影响。实验结果表明,在没有乙醇存在时,单价离子不能够引起DNA的凝聚及沉淀;二价离子能够引起DNA沉淀。当在溶液中加入乙醇后,单价和二价离子都能显著促进DNA的沉淀,但对三价离子则不明显。根据沉淀曲线,我们定量计算了DNA磷酸基团与阳离子间的结合能。单价阳离子Na~+与DNA的结合能是-5.52 KJ·Mol~(-1)(-2.63 kBT,253K),K~+与DNA的结合能是~(-4).77KJ·Mol~(-1)(-2.27 kBT)。相同溶剂环境下,Ca~(2+)与DNA的结合能是-8.25KJ·Mol~(-1)(-3.93 kBT),Mg~(2+)与DNA的结合能是-8.67 KJ·Mol~(-1)(~(-4).13kBT)。此外,我们通过改变溶液的介电常数(添加两性离子如甘氨酸、6-氨基己酸)和温度来调节DNA沉淀。与乙醇促进DNA沉淀相比,两性离子对DNA沉淀起着相反的作用,而低温则能够促进DNA的沉淀。最后,通过AFM表征DNA乙醇沉淀的调节过程。第二,抗生物素蛋白(avidin)在生物单分子实验中被广泛用于DNA与修饰表面的连接,同时avidin也可作为一种DNA载体用于基因治疗中。动态光散射实验结果显示,当伴随着avidin的浓度的升高(0至10 ng·μL~(-1))DNA的粒径大小自170nm左右减小到125nm左右;而其电泳迁移率由-2.76(10~(-4)cm~2·V~(-1)·s~(-1))变化到-0.1(10~(-4)cm~2·V~(-1)·s~(-1))。通过单分子磁镊技术,发现avidin与其他多价离子相比,长度的变化曲线几乎呈线性变化,偶尔存在少而小的阶跃,这种变化趋势与组蛋白的变化曲线更相似。因此,可以推测,avidin导致DNA凝聚是由avidin与DNA的静电吸引和avidin自身聚集两种相互作用所引起。原子力显微镜对avidin-DNA复合体形貌的测量也支持这一结论。
【关键词】：DNA凝聚 乙醇沉淀 avidin 磁镊 原子力显微镜
【学位授予单位】：温州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O629
【目录】：
- 摘要4-6
- ABSTRACT6-11
- 第一章 绪论11-15
- 1 研究背景及意义11-12
- 2 国内外研究现状12-14
- 3 论文内容与结构14-15
- 第二章 DNA沉淀及凝聚的相关理论15-21
- 1 乙醇导致DNA沉淀原理15-17
- 2 溶液中DNA的曼宁凝聚17-18
- 3 二元溶液体系理论18
- 4 泊松-玻尔兹曼方程及德拜-休克尔方程18-19
- 5 本章小结19-21
- 第三章 DNA沉淀的定量分析21-31
- 1 紫外-可见光光谱仪（紫外分光光度计）简介21-22
- 2 原子力显微镜简介22-23
- 3 材料及实验方法23-24
- 3.1 材料23
- 3.2 DNA沉淀23-24
- 4 结果及讨论24-29
- 4.1 DNA浓度测量24-27
- 4.2 乙醇和两性离子调节DNA的形态改变27-29
- 5 本章小结29-31
- 第四章 抗生物素蛋白与DNA的相互作用研究31-41
- 1 动态光散射仪器工作原理31-32
- 1.1 粒子的流体力学半径31-32
- 1.2 Zeta电位与电泳迁移率32
- 2 单分子磁镊装置及原理32-34
- 3 实验材料及方案34-36
- 3.1 材料34-35
- 3.2 动态光散射实验过程35
- 3.3 单分子磁镊35
- 3.4 原子力显微镜实验样品制备35-36
- 4 数据分析及讨论36-40
- 4.1 DNA流体力学半径及电泳迁移率测量36-37
- 4.2 DNA凝聚力和长度测量37-39
- 4.3 avidin影响DNA构象变化研究39-40
- 5 本章小结40-41
- 第五章 总结与展望41-43
- 1 总结41
- 2 展望41-43
- 参考文献43-49
- 致谢49-51
- 攻读硕士学位期间发表的论文51
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