凝血酶適配體HD1可以控制凝血酶的活性,調(diào)控凝血過程,因有望成為生物無毒的抗栓核酸藥物而被廣泛關(guān)注。在凝血酶適配體HD1基礎(chǔ)上,產(chǎn)生的重復(fù)序列HD1凝血酶適配體和二價(jià)凝血酶適配體（HD1序列與HD22序列串聯(lián)）,有望進(jìn)一步增強(qiáng)結(jié)合效率和拓展應(yīng)用領(lǐng)域。從單分子水平上對(duì)這些凝血酶適配體的行為進(jìn)行研究,有利于揭示它們的作用機(jī)制,為更好的設(shè)計(jì)核酸藥物或傳感器提供理論依據(jù)�；诖盆嚨膯畏肿恿ψV技術(shù)在微小力控制方面具有超強(qiáng)的穩(wěn)定性,為在長時(shí)間尺度下操控和研究核酸與蛋白質(zhì)的相互作用提供了有力的工具。本論文在第一章中,詳細(xì)地介紹了磁鑷單分子力譜技術(shù),包括磁鑷的構(gòu)造及原理、工作過程和數(shù)據(jù)的獲得與分析、單分子拉伸的獲得與判斷標(biāo)準(zhǔn)、磁鑷力值校正方法。在接下來的章節(jié)中以磁鑷單分子力譜為主要表征手段,以研究單個(gè)凝血酶適配體及其衍生物的高級(jí)結(jié)構(gòu)、力學(xué)穩(wěn)定性、折疊動(dòng)力學(xué)和各結(jié)構(gòu)單元的協(xié)同工作機(jī)制等為目標(biāo),開展了以下四方面的工作。在本論文第二章中,利用共價(jià)偶聯(lián)和雙指數(shù)函數(shù)力值校正等方法,構(gòu)建了基于磁鑷的單分子操縱及測量系統(tǒng),為本論文的研究工作奠定了基礎(chǔ)。本章以2700bp雙鏈DNA和八聚GB1蛋白為模型體系,對(duì)共價(jià)偶... 

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：143 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

AFM工作原理的示意圖(Bruker Nano Inc.,)。

力學(xué)探測系統(tǒng)是原子力顯微鏡力譜探測或者成像的重要核心系統(tǒng),由微懸臂(Micro Cantilever)與坐落于微懸臂的尖端的針尖(Tip)組成,如圖1.2所示,微懸臂是通常有長條狀的矩形和等腰三角形兩種形狀,當(dāng)然也有特殊定制的L型等等形狀,其材質(zhì)一般為氮化硅,二氧化硅或硅基等等。有些微懸臂的懸臂背部會(huì)被鍍上金屬材質(zhì)的涂層,從而可以提高硅基材對(duì)光的反射效率,能夠提高激光反射的信號(hào)檢測靈敏度。由于原子力顯微鏡技術(shù)是通過針尖與基底上樣品的相互作用的反饋而產(chǎn)生形貌的,這種相互作用可以達(dá)到極小的力值,例如達(dá)到皮牛頓級(jí)別,甚至可以通過遠(yuǎn)程的相互作用不接觸到樣品就能夠?qū)悠烦上?其力學(xué)探測系統(tǒng)核心的靈敏檢測限受到周圍環(huán)境溫度濕度等等、系統(tǒng)穩(wěn)定性比如光電噪音等等的影響。為了能夠驅(qū)動(dòng)探針的運(yùn)動(dòng),后方的微懸臂必須具有足夠的動(dòng)力能夠帶動(dòng)針尖的運(yùn)動(dòng)。通過改變微懸臂的形狀和材料等等方法,微懸臂能夠提供合適的彈性系數(shù),彈性系數(shù)小會(huì)使探針變軟故能夠提高力學(xué)探測系統(tǒng)的靈敏度,故檢測下限能夠向下拓展。原子力顯微鏡的光學(xué)檢測系統(tǒng)主要由四個(gè)器件構(gòu)成:它們分別是:1.四象限光電檢測器(Position Sensitive);2.反射鏡(Mirror);3.棱鏡(Lens);4.激光二極管(Laser Diode)。激光二極管會(huì)發(fā)出一束非常集中的激光束,這束激光通過反射棱鏡的反射,能夠照射到微懸臂的尖端背部,隨后在微懸臂的尖端背部再被反射出去。通過將這速反射出來的激光打四象限光電檢測器上,就能夠通過反射的原理擴(kuò)大微懸臂的偏轉(zhuǎn),微懸臂的偏轉(zhuǎn)在光電檢測器能夠放大將近一千倍,如1997年Hansma等人在雜志《International Journal of Imaging Systems and Technology》發(fā)表的報(bào)道,他們使用原子力顯微鏡,測算到四象限光電檢測器上3-10 nm的位移只對(duì)應(yīng)著微懸臂0.01 nm的偏轉(zhuǎn)[55]。這樣在使用原子力顯微鏡對(duì)非常微小的物體成像時(shí),微小物體的形貌起伏會(huì)使得正在掃描的探針發(fā)生偏轉(zhuǎn),從而使從微懸臂背面反射到四象限的激光束的位置發(fā)生變化,通過電腦將各種偏轉(zhuǎn)的方向和程度記錄下來,最終根據(jù)電腦的計(jì)算和成處微小物體的形貌。

從磁場上分類可以分為磁鑷(magnetic tweezers)、自由旋轉(zhuǎn)磁鑷(freely orbiting magnetic tweezers)、力矩磁鑷(magnetic torque tweezers)。傳統(tǒng)磁鑷應(yīng)用兩塊條形永磁鐵產(chǎn)生磁場,如圖1.4A給出了傳統(tǒng)磁鑷的示意圖,并列的條形磁鐵所提供給磁球的外磁場是沿著水平方向的。內(nèi)部連接了“磁球-DNA”的樣品池放置于高倍物鏡上,磁鐵放置在樣品池的另一側(cè),對(duì)磁球施加磁力,進(jìn)行單分子力學(xué)操縱。2011年,荷蘭代爾夫特理工大學(xué)的Nynke Dekker課題組開發(fā)了自由旋轉(zhuǎn)磁鑷,他們將條形磁鐵換為軸向充磁的環(huán)形磁鐵,如圖1.4B所示。這時(shí)候,施加在磁球上的磁場變成了沿豎直方向。磁感線由下而上,越往上越密集,磁場梯度依然存在,磁球仍然受到向上的力,然而由于磁場線沿豎直方向,磁球在水平方向不再受外來磁矩限制,可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)。因?yàn)樾∏蛳路缴锎蠓肿拥倪B接位點(diǎn)幾乎不可能是在嚴(yán)格的正下方,在顯微鏡中可以看到小球以某一個(gè)點(diǎn)為圓心,在一個(gè)環(huán)狀區(qū)域內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)。這個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)應(yīng)的正是下方所連分子自身的轉(zhuǎn)到。自由旋轉(zhuǎn)磁鑷可以觀察分子的轉(zhuǎn)動(dòng)卻不能添加外加轉(zhuǎn)矩。圖1.4C是力矩磁鑷。在自由旋轉(zhuǎn)磁鑷的環(huán)狀磁鐵外部加一個(gè)很小的磁鐵,這樣磁球會(huì)受到來自外界的一個(gè)很小的磁矩。轉(zhuǎn)動(dòng)磁鐵,磁球隨之轉(zhuǎn)動(dòng)但并不是完全同步。另外,從磁鐵性質(zhì)上分類可以分為永磁鐵磁鑷和電磁鐵磁鑷。永磁鐵能夠在不施加外界干擾的條件下提供較強(qiáng)的磁力。而電磁鐵由于發(fā)熱等外因影響,有時(shí)會(huì)對(duì)體系產(chǎn)生一定影響。但電磁鐵的磁力和磁場控制更為精確便捷。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]單分子水平高分子相互作用的AFM成像與單分子力譜研究[J]. 張文科.  高分子學(xué)報(bào). 2011(09)
[2]凝血酶的結(jié)構(gòu)及其變構(gòu)特性[J]. 許善峰,李芳,姜涌明,楊生妹.  中國醫(yī)學(xué)生物技術(shù)應(yīng)用. 2004(03)



本文編號(hào)：2935263