低温力谱显示DNA组分的机械性质

巴塞尔大学的物理学家开发了一种新方法，用于检测极低温度下DNA分子在表面上的弹性和结合特性。通过低温力谱和计算机模拟的结合，他们能够证明DNA分子表现得像一个小螺旋弹簧链。研究人员在Nature Communications报道了他们的发现。

DNA不仅是一个受欢迎的研究课题，因为它包含生命蓝图 - 它还可以用于生产技术应用的微小组件。在称为DNA折纸的过程中，科学家们可以操纵遗传材料，折叠DNA链产生微小的二维和三维结构。这些可以用作例如药物容器，导电管和高灵敏度传感器。

在低温下测量

为了能够形成所需的形状，熟悉所用DNA组分的结构，弹性和结合力是很重要的。这些物理参数无法在室温下测量，因为分子始终处于运动状态。

在低温下也是如此：由瑞士纳米科学研究所的Ernst Meyer教授和巴塞尔大学物理系领导的团队现在首次使用低温力显微镜来表征DNA分子并检查它们的结合力和弹性。

一块一块地分开

科学家们只在金表面放置了含有20个胞嘧啶核苷酸的少量纳米长的DNA链。在5开尔文的温度下，然后使用原子力显微镜的尖端向上拉DNA链的一端。在这个过程中，钢绞线的各个组件一点一点地从表面上释放出来。这使得物理学家能够记录它们的弹性以及从金表面分离DNA分子所需的力。

“分离的DNA片段越长，DNA片段越柔软，越有弹性，”主要作者RémyPawlak博士解释道。这是因为DNA的各个组分表现得像一个彼此连接的多个螺旋弹簧链。由于测量结果，研究人员能够确定各个DNA组分的弹簧常数。

计算机模拟澄清了DNA与表面不连续分离。这是由于胞嘧啶碱基与金表面DNA骨架之间的键断裂，以及它们在金表面上的突然运动。理论弹性值与实验密切相关，并确认了串联排列的弹簧模型。

快照提供了洞察力

研究证实，低温力谱非常适合检测低温条件下DNA链的力，弹性和结合特性。

“与低温电子显微镜一样，我们采用低温力谱进行快照，这使我们能够深入了解DNA的特性，”Meyer解释道。“将来，我们还可以利用扫描探针显微镜图像来确定核苷酸序列。”

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