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聚乙二醇与二价盐导致的DNA重入凝聚

来源:管理员 发布时间:2015-04-15 浏览量:

澳门网上十大正规赌场12级研究生程超,13级研究生贾俊丽在冉诗勇老师引导下对聚乙二醇体系的 DNA的psi(polymer and salt-induced)凝聚做了系统深入的研究,研究成果发表在近期的Soft Matter(2015,DOI: 10.1039/c5sm00619h,SCI一区)期刊上。 聚乙二醇(PEG)是一种中性水溶性聚合物,无生物毒性,稳定性好,具有良好的生物相容性,在制药、化妆品、塑料、造纸、电镀、食品加工等等工业领域有着 广泛的应用。PEG对DNA的凝聚效应在分子生物学领域可用于DNA的提取,在生物医学领域可作为基因传递的一种技术手段。如果能够定量直接的评估PEG 对DNA的凝聚效应,则对于这些技术应用起着直接的量化参考的作用。

程超等人用磁镊技术测量了不同分子量PEG、不同盐浓度条件下单根DNA分子发生凝聚的临界转变力。研究发现凝聚力随着单价盐NaCl的浓度近似线性增 加。对于分子量为6000的PEG,在2M NaCl浓度时凝聚力可高达~5 pN。这实际上说明了为什么PEG用于DNA提取时为什么要用比较高的盐浓度,因为高盐条件下PEG对DNA的凝聚效应更强。研究结果最值得关注的是凝聚 力随着二价盐MgCl2的浓度呈近抛物线趋势变化,这意味着在二价盐浓度升高过程中DNA发生了重入凝聚(reentrant condensation),也就是说高的二价盐浓度会抑制DNA的凝聚,这是一个之前未见诸文献报导的新的实验现象,与已有的在多价(离子价位大于2) 阳离子体系中发现的DNA重入凝聚有明显区别。根据离子关联理论,多价离子之间的关联效应很强,会有效地屏蔽DNA所带负电荷,使其链间静电排斥力降低, 从而导致DNA凝聚,高的多价离子浓度下,DNA可能发生电荷逆转,从而导致DNA链间的静电排斥力重新占据主导地位,使凝聚能力降低,从而造成重入凝聚 现象。与之对比,研究所用的二价Mg离子关联效应很弱,不可能单独导致DNA凝聚,PEG的拥挤效应和盐离子对DNA电荷的屏蔽的共同作用下才能导致 DNA凝聚,以此推断,PEG的存在是导致该现象产生的原因。基于该实验结果,论文对现有的几种的说明重入凝聚现象的理论如离子关联理论、建立在经典曼宁 凝聚理论上的离子对模型、静电拉链模型进行了证伪,排除了离子对模型说明该现象的可能。

本工作受国家自然科学基金(No.21204065)和温州大学人事处进修政策资助,冉诗勇老师感谢台湾中研院物理研究所周家复教授的访学邀请和提供的研究环境。

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