DNA雜交動力學(xué)過程中的長程靜電作用調(diào)控研究取得進展
DNA雜交動力學(xué)過程中的長程靜電作用調(diào)控研究取得進展
2021-06-17
生物大分子之間的靜電相互作用一般被認為是短程的。由于在生理條件高離子強度（百毫摩爾級）下，大分子表面存在雙電層屏蔽，使靜電相互作用的傳導(dǎo)距離局限在1-2 nm內(nèi)。如何調(diào)控雙電層厚度來對生物大分子相互作用中的長程靜電力開展研究是一個挑戰(zhàn)性問題。近年來，一些研究表明，DNA雙鏈的磷酸骨架可以作為高效的電荷傳導(dǎo)線路，為研究高離子強度下的長程靜電作用提供了新的思路。
受此啟發(fā)，上海交通大學(xué)樊春海院士團隊的劉小果副教授指導(dǎo)渠志倍博士等設(shè)計了基于DNA框架結(jié)構(gòu)的長程靜電作用調(diào)控體系，構(gòu)建了DNA雜交動力學(xué)的有效調(diào)控新方法。通過定量實驗和多尺度的分子動力學(xué)模擬，證明了在DNA雜交的動力學(xué)過程中存在長程靜電力并起到了主導(dǎo)作用。該機制還被拓展到了DNA-蛋白質(zhì)、DNA-多糖等多種復(fù)合物體系中，證明了其普適性。該工作以“DNA framework‐engineered long‐range electrostatic interactions for DNA hybridization reactions”為題，于2021年5月在線發(fā)表于Angewandte?Chemie?International?Edition。渠志倍、張祎男為共同第一作者，劉小果為通訊作者。
該工作將帶不同表面電荷的蛋白質(zhì)顆粒或金納米粒子通過共價偶聯(lián)的方式包裹入DNA四面體框架結(jié)構(gòu)中。進一步研究了凈電荷大小對四面體框架核酸上外延DNA單鏈的雜交動力學(xué)過程的影響，發(fā)現(xiàn)該體系可以實現(xiàn)對單鏈與互補鏈雜交反應(yīng)速率的有效調(diào)控。該調(diào)控機制是通過四面體框架核酸凈電荷的斥力，影響外延DNA單鏈的伸展長度，產(chǎn)生差異化的互補鏈進攻位阻，進而影響反應(yīng)動力學(xué)過程。本工作發(fā)現(xiàn)了長程靜電作用力在超越短程反應(yīng)界面范圍下的動力學(xué)調(diào)控機制，有助于加深對生物大分子復(fù)合物中長程作用力的理解，也對基因調(diào)控、核酸探針設(shè)計和DNA反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建有潛在指導(dǎo)意義。
?
原文鏈接：
https://doi.org/10.1002/anie.202106010
圖1. 不同凈電荷DNA四面體框架通過長程庫侖力調(diào)控DNA雙鏈雜交動力學(xué)
?
?
圖2. 熒光能量共振轉(zhuǎn)移（FRET）模型用于定量追蹤DNA雜交動力學(xué)反應(yīng)過程
上一篇 下一篇
版權(quán)與免責聲明：本網(wǎng)頁的內(nèi)容由收集互聯(lián)網(wǎng)上公開發(fā)布的信息整理獲得。目的在于傳遞信息及分享，并不意味著贊同其觀點或證實其真實性，也不構(gòu)成其他建議。僅提供交流平臺，不為其版權(quán)負責。如涉及侵權(quán)，請聯(lián)系我們及時修改或刪除。郵箱：sales@allpeptide.com