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本文主要建制了一套应用于单分子研究的磁镊装置,该装置利用玻璃微针作为测力探针,能够对单根DNA分子进行拉伸得到力一长度曲线,同样也可用于拉伸DNA/蛋白质复合体得到两者相互作用信息,测力精度在2 pN左右。利用该装置,首先得到DNA所受外力随DNA长度的变化曲线,特别的,在65 pN左右,拉伸曲线出现一个相变平台,即文献报导的DNA的B-S相变平台,对这一结果的重复很好地验证了装置的可靠性。在拉伸DNA的基础上,加入组蛋白与DNA反应后进行拉伸,发现DNA的相变平台提前出现,而且平台降低,表明组蛋白改变了DNA的力学性质并与DNA有很强的结合。
该装置也可以利用一根磁针可以对连接在DNA上的磁球施加磁力,从而研究恒定磁力下DNA与蛋白作用的动力学,得到DNA长度随时间的变化曲线,通过分析曲线细节可以得到相关作用信息。利用磁镊装置,本文首先研究了DNA在0-10 pN间的DNA长度随所受磁力的变化关系,发现在此范围内,DNA的力学行为能很好地符合WLC模型。研究了DNA与组蛋白在不同磁力下的作用曲线,发现在小于1pN的磁力作用下,曲线很光滑地下降;而在大于1.3pN的力作用下,曲线会呈现锯齿形状,表明存在DNA与组蛋白的结合的动态平衡;当力大于2 pN时,DNA不会明显缩短。当将磁针移近以施加更大磁力后,DNA与组蛋白形成的结构被逐渐解离。DNA的长度一时间曲线呈阶跃形式,台阶阶距倾向于呈~60 nm和~30 nm,证明了核小体结构的形成。在低浓度时,DNA的凝聚曲线呈指数下降形状,这是由于蛋白的结合是随机而且独立造成的。而在高浓度时,DNA与组蛋白的结合曲线呈S形状,实验曲线可以很好地符合考虑蛋白协同作用后的模型,表明S形状的曲线是协同的体现。