壳聚糖与DNA相互作用的单分子方法研究-论文.pdf

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1、山东科学第27卷第3期2014年6月出版SHANDONGSCIENCEVOI．27NO．3JUn．2Ol4DOI：10．3976／j．issn．1002-4026．2014．03．001壳聚糖与DNA相互作用的单分子方法研究张旭，王艳伟，杨光参(温州大学物理与电子信息工程学院，浙江温州325035)摘要：利用原子力显微镜与磁镊技术研究不同浓度的壳聚糖与多种DNA分子的作用，对其凝聚形态及力谱曲线进行观察。在恒力情况下，壳聚糖与DNA的电荷比分别为3和4时，从DNA的力谱曲线上可以看见0．2～0．

2、5Ixm左右的跳跃阶梯及线性增长区域，原因可能是壳聚糖．DNA聚合物中出现了环状、棒状及球状结构；利用原子力显微镜观察壳聚糖与h-DNA及bpr322．DNA作用后的凝聚形态，发现随着壳聚糖与DNA电荷比k的增加，球状与棒状聚合物的比例明显减小．而且凝聚物的尺寸也整体减小。最后根据实验结果，建立了壳聚糖导致DNA构象变化的直观模型。关键词：壳聚糖；DNA；磁镊；原子力显微镜中图分类号：Q78文献标识码：A文章编号：1002-4026(2014)03-0001-06Singlemoleculara

3、nalysisoftheinteractionbetweenDNAandchitosanZHANGXu，WANGYan—wej，YANGGuang-can(SchoolofPhysicsandElectronicInformation，WenzhouUniversity，Wenzhou325035，China)Abstract：Weappliedanatomicforcemicroscopy(AFM)andasinglemolecularmagnetictweezer(MT)totheinter

4、actionbetweenDNAandchitosanofdiferentconcentrations．Weinvestigatedtheircondensedmorphologiesandtimedependentforcecurves．02to0．5pmstepsandlinearincrementaIareawouldappearfrOmtheDNAforcecurvesfortheMTexperimentwhenthechargeratioofchitosanandDNA(k)is3an

5、d4．Thephenomenonmaycomefromthecircular，rodandsphericalstructuresofDNA—chitosancomplexes．WealsoemployedAFMtoobservethecondensedmorphologiesduetotheinteractionbetween．DNAorbpr322．DNAandchitosanTheproportionofsphericalandrodstructuresandthesizeofcondens

6、atessignificantlydecreasedwiththeincreaseofk．WeeventullyconstructedaconcretemodelofDNAmorphologyvarietycausedbychitosan．Keywords：chitosan；DNA；magnetictweezers(MT)；atomicforcemicroscopy(AFM)DNA凝聚是将一根或几根自由伸长的DNA凝聚成紧凑、有规律形态的过程，是基因治疗的重要组成部分H]。因聚合物的尺寸及分散性

7、对基因治疗效果有很大的影响，所以凝聚剂的选择尤为重要。壳聚糖是一种天然的高分子，具有优良的生物相容性、生物可降解性、低毒以及高正电荷的性质，所带的阳离子可以与DNA上的阴离子有效结合，并且保护其免受核酸酶的降解，以保障DNA所受的破坏最小，同时装载DNA的壳聚糖微粒性质比较稳定。这些特点使得壳聚糖被广泛应用在生物医学的很多领域中，如制药、组织工程和基因传递等¨卜收稿日期：2014-03-04基金项目：国家自然科学基金(11274245；10974146)；浙江省自然科学基金(Y6090222)作

8、者简介：张旭(1987一)，女，硕士研究生，研究方向为生物大分子实验。★通讯作者。Email：yanggc@WZII．edu．Oil2山东科学2014拄目前对壳聚糖的研究很多，Stranad等¨通过实验证明了壳聚糖凝聚DNA的能力与乙酰化单位含量及聚合度紧密相关，即环状与棒状聚合物的比，随着乙酰化单位含量的增加而降低，同时证明了壳聚糖的电荷密度是决定聚合物形态的重要因素。Liu等排除乙酰基对壳聚糖与DNA相互作用的影响，用CD光谱、静电荧光和原子力显微镜(AFM)等方法研究在不同壳聚糖与DNA电