DNA在拥挤环境中熔变行为的研究

• 作 者: 孙迪
• 机 构: 华东理工大学
• 出 处: 华东理工大学
• 发表日期: 2013年期
• 关键词: 脱氧核糖核酸 熔变行为 拥挤环境 分子热力学模型 界面性质

遗传物质DNA在胞内发挥其生物功能时与其熔变行为密切相关，拥挤环境可以显著改变生物大分子的生物活性，其高度的缓冲性保证了胞内反应的稳定进行及细胞功能的正常行使。本文主要通过实验研究（紫外光谱、凝胶电泳、原子力显微镜、粘度仪、圆二色光谱等方法）及理论计算相结合的手段研究不同拥挤条件下DNA的熔变特点，借助界面扩张流变仪系统研究DNA溶液在不同盐溶液及不同分子量的拥挤试剂PEG溶液中的动态界面性质，包括动态界面张力，界面扩张流熔变等。此工作的完成不仅能为分子生物学、遗传学、医学等提供必要的基础数据和理论指导，而且对大分子拥挤规律性的认识以及理解与探究生物大分子在生命活动中的作用具有重要的意义。　　
研究结果表明，盐的加入影响了DNA分子之间的静电斥力和碱基对之间的氢键作用，从而影响DNA的熔变温度;PEG的拥挤效应及其与DNA的结合效应竞争的结果导致PEG溶液中DNA的熔变温度低于单一水溶液中DNA的熔变温度。分子热力学理论对DNA熔变行为的理论研究，可获得无机盐NaCl和聚合物PEG存在下DNA的熔变曲线，与实验结果进行对比，理论计算与实验结果吻合良好。　　
界面流熔变研究表明，DNA熔变前后界面流熔变质有明显差异。单链DNA比双链DNA有较强的柔性使其在界面排列更加紧密，因而，其平衡界面张力更低。无论在高频还是低频区时，扩张模量主要来自于扩张弹性的贡献。DNA熔变后溶液界面扩张模量比熔变前明显增加。DNA在盐溶液中，熔变后比熔变前，慢弛豫过程的特征时间增加;而在非离子表面活性剂(PEG)的溶液中，熔变前，快驰豫和慢驰豫过程共同作用，熔变后快弛豫起作用。