DNA的極致彎曲作為DNA的微力學(xué)性質(zhì),對相關(guān)生物功能及過程至關(guān)重要,為測量短鏈DNA的彈性性質(zhì),基于熒光共振能量轉(zhuǎn)移方法,設(shè)計(jì)了由雙鏈DNA和單鏈DNA組成的環(huán)形微力學(xué)探測器,從而直接測量微力學(xué)探測器內(nèi)部短雙鏈DNA應(yīng)力,但實(shí)驗(yàn)值與基于經(jīng)典高分子彈性理論的理論值之間存在較大差異,而且最近利用相似的微力學(xué)探測器獨(dú)立開展的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)卻給出了完全相反的結(jié)果。解決實(shí)驗(yàn)值與理論值及實(shí)驗(yàn)值之間差異的關(guān)鍵在于確定微力學(xué)探測器中雙鏈DNA部分是否出現(xiàn)Kink結(jié)構(gòu),單鏈DNA和雙鏈DNA的連接處是否會產(chǎn)生Fork結(jié)構(gòu)。鑒于此,本文根據(jù)實(shí)驗(yàn)中采用的微力學(xué)探測器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了三種模型,分別是模型I:雙鏈DNA中存在Kink結(jié)構(gòu)且雙鏈DNA和單鏈DNA的連接處存在Fork;模型II:雙鏈DNA中存在Kink結(jié)構(gòu)但雙鏈DNA和單鏈DNA的連接處不存在Fork;模型III:雙鏈DNA中不存在Kink結(jié)構(gòu)并且雙鏈DNA和單鏈DNA的連接處存在Fork。利用蒙特卡洛模擬方法,確認(rèn)實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)值和理論值及兩個(gè)FRET實(shí)驗(yàn)間的差異的根本原因,主要開展以下工作:(1)確定微力學(xué)探測器中Fork結(jié)構(gòu)。主要考量微力學(xué)探測器中雙鏈DNA中存在或者不存在Kink結(jié)構(gòu)時(shí),微力學(xué)探測器中的Fork結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生情況。結(jié)果表明,當(dāng)微力學(xué)探測器中雙鏈DNA的輪廓長度大于其臨界值時(shí),即使雙鏈DNA中存在Kink結(jié)構(gòu),雙鏈DNA和單鏈DNA的連接處均會產(chǎn)生Fork;(2)確定三種模型下微力學(xué)探測器中雙鏈DNA應(yīng)力�；谌N模型分別開展蒙特卡洛模擬研究,通過對比力與微力學(xué)探測器中雙鏈DNA輪廓長度的函數(shù),發(fā)現(xiàn)與三種模型對應(yīng)的力可以分為兩種態(tài),即Fork態(tài)和Kink態(tài),與相應(yīng)實(shí)驗(yàn)一致;(3)微力學(xué)探測器中Fork態(tài)和Kink態(tài)的互相轉(zhuǎn)換。在由相鄰堆積相互作用能和激發(fā)能構(gòu)成的相空間中構(gòu)建相圖,其表明在Fork數(shù)目較小和較大時(shí),Fork態(tài)和Kink態(tài)之間的相互轉(zhuǎn)換較難實(shí)現(xiàn),對應(yīng)中等大小的Fork或Kink數(shù)目,Fork態(tài)和Kink態(tài)的相互轉(zhuǎn)換就較容易觀察到。綜合考量模擬結(jié)果及FRET實(shí)驗(yàn)條件,兩個(gè)相似FRET實(shí)驗(yàn)結(jié)果完全相反的原因可能源于兩個(gè)實(shí)驗(yàn)條件的差異。同時(shí),基于阿倫尼烏斯方程(Arrhenius plot)建立了激發(fā)能與溫度之間的等效關(guān)系,確定了溫度對Fork態(tài)與Kink態(tài)轉(zhuǎn)換的影響,其與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。
【學(xué)位單位】：貴州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：Q523
【部分圖文】：

其中核苷酸由脫氧核糖、磷酸和堿基組成(如圖1-1（a）)所示。包含四種堿基，其中兩個(gè)為嘌呤堿基，分別為腺嘌呤（A）和鳥嘌呤(G)；兩個(gè)為嘧啶堿基，分別為胸腺嘧啶(T)和胞嘧啶(C)，通過堿基間氫鍵及堿基對之間的堆積作用，使 DNA 以雙螺旋形式存在。腺嘌呤（A）與胸腺嘧啶(T)間為兩個(gè)氫鍵，鳥嘌呤(G)與胞嘧啶(C)間為三個(gè)氫鍵(如圖 1-1（b）所示)[1]。圖 1-1 (a)核苷酸；（b）DNA 中的堿基對。嘌呤堿基配對（腺嘌呤（A）和鳥嘌呤(G)）和嘧啶堿基配對（胸腺嘧啶(T)和胞嘧啶(C)），虛線表示氫鍵[1]。在 DNA 的三種構(gòu)形中，B 型 DNA 與細(xì)胞中 DNA 結(jié)構(gòu)最接近，B 型 DNA 由兩條反向平行的 DNA 鏈互相纏繞形成的一個(gè)右手雙螺旋結(jié)構(gòu)

個(gè)互補(bǔ)的堿基序列鏈互相纏繞形成一個(gè) 表示大溝，m 表示小溝，DNA 截面直徑34nm，每個(gè)螺旋周期含 10.5 個(gè)堿基對，雙螺旋結(jié)構(gòu)中，糖-磷酸骨架之間的導(dǎo)致的極致彎曲通常會引起 DNA 發(fā)去堆積，從而形成 Kink 結(jié)構(gòu)[5-10]雙螺旋結(jié)構(gòu)；（B）堿基對去堆積形成 K

直接測量短鏈 DNA 內(nèi)部應(yīng)力，Shroff 等設(shè)計(jì)一種 DNA 微學(xué)探測器由雙鏈 DNA、單鏈 DNA 和兩個(gè)熒光分子組成。沿兩個(gè)熒光分子之間的距離減少，導(dǎo)致熒光共振能量轉(zhuǎn)移（T 效率能夠準(zhǔn)確的測量探測器上的應(yīng)力。為了說明這個(gè)探測量一個(gè)由長為 10bp 的單鏈 DNA 和長為 25bp 的雙鏈 DN應(yīng)力，如圖 1-4 所示，此時(shí) FRET 效率是 0.43，通過與微對比，對應(yīng)的應(yīng)力大約 6pN，實(shí)驗(yàn)誤差為 5pN，那么應(yīng)N�；谌湎x鏈模型將雙鏈部分看做一個(gè)彈性桿，當(dāng)超過 時(shí)開始彎曲，其中 是應(yīng)力， 是輪廓長度（9.18（4.1 ）, 是雙鏈的駐留長度（53nm）,對應(yīng)應(yīng)力可見微力學(xué)探測器測得的實(shí)驗(yàn)值比理論值小得多。這種差2 f L pN nmpl

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 劉艷輝;胡林;;DNA微環(huán)拓?fù)湫再|(zhì)的Monte Carlo模擬[J];計(jì)算物理;2009年01期

本文編號：2829501