不同pH值下二价离子对DNA凝聚的影响
DNA凝聚及电荷逆转在生命科学、高分子物理、医学应用等领域中发挥着重要作用。在溶液中，DNA的凝聚依赖于溶液中抗衡离子的化合价，要引起DNA凝聚通常需要化合价大于等于三的阳离子。然而，细胞中最常见的小型抗衡离子，如Na+，K+，Ca2+和Mg2+等小于三的金属阳离子，它们在一般情况下不能使DNA凝聚。我们发现通过改变溶液的pH值，能够使二价金属阳离子导致DNA发生凝聚。 我们通过单分子磁镊（MT）实验，明确地证明了通过改变溶液的pH值，可以使Mg2+和Ca2+引起DNA凝聚。当溶液的pH值处于5-8时，二价离子作用后的DNA处于自由舒展状态。当溶液的pH值约为4时，DNA处于不稳定的过渡状态，也就是自由舒展到凝聚态的过渡。当溶液的pH值约为3时，DNA处于稳定的凝聚状态，而此凝聚过程是可逆的，可通过对溶液pH值的调控来完成。同时我们还发现，在低pH下，随着二价离子浓度的增加，DNA的凝聚力（Fc）先增加后减小，发生解凝聚。我们通过原子力显微镜（AFM）也证实了DNA的凝聚形态与pH值的依赖关系。再者我们通过动态光散射实验(DLS),发现二价抗衡离子引起DNA临界凝聚时的DNA的电泳迁移率约-1.0×10-4cm2V-1s-1,这对应于约中和DNA的89％的电荷。比曼宁理论二价抗衡离子约中和DNA的88％的电荷多了大约1％，这对于在低pH溶液中通过二价抗衡离子导致DNA凝聚也是有效的。最后我们用Langevin动力学的粗粒化模型模拟pH值对DNA凝聚的影响，发现模拟结果与实验结果一致。
DNA凝聚;二价离子;pH值;原子力显微镜;动态光散射
温州大学
硕士
凝聚态物理
王艳伟
2019
中文
O552.6;R312
2020-03-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）