【儀表網 研發快訊】生物分子的拴系態是單分子物理、單分子測序等研究的重點。拴系態分子作為一種中間態，一端具有游離態自由擴散的部分屬性，另一端則受到分子錨點的嚴格限制，近似于固定態。然而，它的分子擴散、介電泳及分子伸展過程涉及的電動力學尚不清楚。探討拴系態對于揭示該類分子在溶液中的運動模型與分子屬性具有科學意義。
近日，中國科學院重慶綠色智能技術研究院與武漢大學、長春理工大學、芬蘭奧盧大學等合作，在ACS Nano上發表了題為Directly Characterizing the Capture Radius of Tethered Double-stranded DNA by Single-Molecule Nanopipette Manipulation的研究論文。這一成果被遴選為當期封面。
該研究開發了基于納米毛細管的單分子操控、識別及長度測量系統(SMILE)。科研人員利用SMILE對拴系態雙鏈DNA分子進行捕獲與拉伸操控。該研究發現了圍繞拴系DNA錨點存在的特征捕獲半徑和拉伸半徑。研究發現，在不同的捕獲電壓下觀察到針對不同長度DNA的特征捕獲半徑的比例是一致的，且這個比例與它們的回旋半徑比例接近。而對于拉伸半徑，它的比例與輪廓長度的比例一致，且拉伸比例隨著電壓的增加從70%增加到90%。進而，研究通過數值模擬計算確定了特征捕獲和拉伸半徑的起源，即它們分別受到由熵彈性主導的捕獲勢壘和電場主導的逃逸勢壘的影響。
該研究揭示了拴系態分子被納米孔捕獲的特征長度分布模式。研究表明，拴系態分子的回旋半徑近似于捕獲半徑的低電壓極限狀態，為揭示拴系分子的內在物理特性奠定了實驗和理論基礎。同時，該成果為生物物理學、基因測序以及包括RNA、蛋白質等帶電分子的分子診斷等領域引入了新的測量方法和研究視角。
研究工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金及重慶市自然科學基金的支持。
SMILE單分子操控系統
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