DNA分子及其双链断裂碎片的AFM观测

生物大分子DNA是生命信息的载体,是辐射生物学效应最重要的靶分子。为了进一步研究辐射致DNA损伤的机理,首先需要掌握观测DNA分子及其双链断裂(Double Strand Breaks,DSB)碎片的技术。在大气状态下,使用先进的原子力显微镜(AFM)技术获得了3种经过提纯的DNA分子的直观图像;在水溶液中,利用~(241)Am-α源辐照装置对其中一种DNA分子进行了低剂量照射,利用AFM     

离子致DNA损伤的实验研究

脱氧核糖核酸(DNA)是辐射生物学效应最重要的靶分子,研究其电离辐射损伤具有重要意义。DNA双链断裂被认为是最重要的原初损伤。此实验用原子力显微镜研究重离子致DNA双链断裂。 首先设计了~(241)Am放射源辐照装置,用它产生的能量为5.48 MeV的α粒子(在水中的LET约为90 keV/μm),对大肠杆菌的超螺旋状ρ GEM-T质粒DNA进行了辐照。辐照剂量为1、4、8和12 Gy。     

云母-石墨烯界面纳米尺度受限水层的湿润-去湿润研究

研究受限于纳米尺度空间的水或者其他分子液体的性质在生物学、材料科学、摩擦学、微流控等领域有重要的意义。但直接通过显微镜观察界面上的纳米尺度液体的润湿动态过程仍然是个挑战。近年来受益于石墨烯等二维晶体材料的发现与发展,由石墨烯作为覆盖材料形成的受限体系为这一问题提供了很好的解决方式。通过原子力显微镜原位成像发现,由石墨烯与云母组成的受限体系中包含水层,一层水层的高度约为0.37 nm,而通过改变周围空气的湿度可以调控受限体系中水层的湿润-去湿润可逆性变化。同时实验中观察到了水层随湿度变化时呈现出的不同的生长方式。平整的石墨烯覆盖层提供了一种新的尺寸可调整的纳米通道,可对纳米尺度的受限水层实现高分辨成像,为纳米流体器件的发展提供了可能性。     

水和乙醇对DNA分子二维操纵的机制研究

DNA分子具有稳定的物理化学性质,成为纳米领域的重要实验材料,已有许多将其作为模板构建纳米线等方面的研究,因而,DNA分子的操纵技术显得尤为重要.分子梳技术利用水流动时的弯月面操纵DNA分子,是构建特定的DNA分子纳米结构的一个重要方法.本文采用一种改良分子梳技术,用原子力显微镜观察水和乙醇操纵DNA分子后形成的规则图案,分析弯月面和液流对DNA分子的作用,并讨论了液体和DNA分子在操纵时的作用机制.     

PuGa分子结构与势能函数

为对δ相Ga稳定Pu合金中的自辐射效应进行分子动力学模拟,本文根据原子分子反应静力学原理,在Pu原子的RECP近似和Ga原子的6-311G*全电子基组条件下,采用B3LYP杂化泛函对PuGa分子的电子状态和势能进行了从头算。计算结果表明,当PuGa分子多重度为10、Pu和Ga原子均处于激发态时,PuGa分子最稳定。最后采用Murrell-Sorbie两体作用势对势能数据进行了拟合。     

单个黄原胶分子的样品制备与原子力显微镜检测

本文发展了一种新的黄原胶分子样品制备方法——多步旋涂法,并采用此方法在4种原子力显微镜研究中常用的衬底（裸云母、3-氨丙基三已氧基硅烷处理的云母、镍离子处理的云母和高序热解石墨）上制备了分散的单个黄原胶分子。利用原子力显微镜对单个黄原胶分子高度的检测和分析结果显示衬底的电学特性和亲疏水性质对黄原胶分子的形貌有显著影响。     

基于DNA折纸的单个链霉亲和素分子的原子力显微术高分辨成像

链霉亲和素(Streptavidin,STV)和生物素(Biotin)之间的非共价相互作用很强,已被运用到包括分子生物学、免疫学以及生物技术领域。STV与Biotin间优异的结合能力与其结构密切相关,晶体解析结果证明STV是一个四聚体蛋白。原子力显微镜技术(Atomic Force Microscopy,AFM)可以在液体环境下获得生物单分子的形貌信息,对结构和功能的研究具有非常重要的作用。然而,由于STV分子小而柔软,获得高分辨的AFM图像极其困难。本研究利用DNA折纸可寻址的特点,将Biotin定位修饰在折纸上,选择性地将STV固定在折纸设定的位置上,实现了对单个STV分子的高分辨成像,观察到了单个STV呈"沙漏形"结构,与其晶体结构符合性较好。同时,我们注意到STV形貌易受成像力的影响,可能与STV分子的柔性相关。这种基于DNA折纸的高分辨成像方法,简单、方便,为研究生物分子形貌和功能提供了新思路。     

γ射线照射C6、SGH-446与NCI-H446肿瘤细胞的三维结构变化和DNA辐射损伤

脑胶质瘤是常见恶性肿瘤,我国脑胶质瘤发病率占脑肿瘤40％以上,占全部肿瘤的1％-3％,由于血-脑屏障作用,神经胶质瘤对射线并不敏感,放疗的治疗比值较小,化疗也不理想。寻找神经胶质瘤细胞的耐辐射基因,探讨其耐辐射机制,可望为脑胶质瘤放疗增敏提供指导,提高患者术后的生存率。本研究用小鼠脑胶质瘤(C6)、人脑胶质瘤(SHG-44)和小细胞肺癌(NCI-H446)等细胞株、     

同步辐射圆二色谱研究氧化石墨烯与腐殖酸的相互作用

应用同步辐射真空紫外圆二色光谱、紫外-可见及红外光谱等技术研究了氧化石墨烯(Graphene Oxide,GO)与腐殖酸(Humic Acid,HA)在水溶液中的相互作用,探讨了不同配比、溶液p H及不同温度条件下GO与HA之间的相互作用对GO在水溶液中形态的影响。研究表明,一定条件下GO在水溶液中显示出圆二色性,其强弱与GO在水溶液中的形态结构有关。HA可通过极性相互作用和π-π相互作用吸附在GO表面,形成GO-HA复合物,改变体系的圆二色性,这种影响与二者的质量比、水环境p H和温度相关。GO-HA与GO相比,厚度增加,分散性提高,圆二色信号降低;GO-HA体系p H值升高和温度降低,有利于GO-HA折叠构象的形成,使得体系的圆二色信号升高。     

高LET的7Li离子致DNA损伤的直接和间接作用研究

在HI-13串列加速器加速的具有高LET值的7Li离子辐照不同浓度的pUC19质粒DNA水溶液、加自由基清除剂(甘露醇)的DNA水溶液以及干状DNA样品,利用高分辨的原子力显微镜技术,研究7Li致DNA损伤的直接作用和间接作用.结果显示,在相同剂量下,7Li离子比低LET辐射能诱发更多的双链断裂,形成更多的集团损伤,使DSB的分布更局部和更密集.对于水溶液DNA,7Li离子的水辐解产生的自由基的间接作用在DNA分子链断裂的产生方面发挥着重要作用,而且自由基清除剂甘露醇能有效地保护DNA分子.     

电离辐射诱导体外DNA链断裂机理研究进展

概述了电离辐射诱导体外DNA单链断裂（SSB）和双链断裂（DSB）的形成机理。研究结果表明,DNA链断裂产额与DNA浓度和自由基清除剂的清除有力有关。并受DNA超螺旋度的影响。DNAαDSBB除可由直接作用形成外,还可分别由单自由基传递机制和LMDS机制产生;对LET辐射,αDSB主要由LMDS机制产生,而硫醇类化合物对DNA的辐射保护作用则随其电荷态的增加而增加;由于次级自由基反应,体外DNA链断裂具有反向氧效应;非均一动力学的柱模型被广泛地应用于OH等自由基与DNA反应的理论研究。     

DNA与2-磺酸蒽醌三重态相互作用生成阴、阳离子自由基对的直接检测

平面型光核酸酶激发态通过电子转移光氧化定域损伤ＤＮＡ的研究已成为当前的一个热门课题。但是,由于直接检测ＤＮＡ阳离子自由基遇到困难所以未能获得主要瞬态产物,阴、阳离子对的瞬态吸收光谱。中国科学院辐射化学开放实验室在１９７年成功获取了丙酮三重态电子转移光氧化ＤＮＡ和首次确证ＤＮＡ阳离子自由基的基础上,现用激光光解研究了２－磺酸钠蒽醌三重态对ＤＮＡ四种核革酸电子转移光氧化生成的阴、阳离子对。在与光氧化核     

知母宁（Chinonin）对辐照DNA电子自旋转移的初步研究

研究受＾６０Ｃｏγ射线照射的知母宁、小牛胸ＤＮＡ和它们的分子混合物的ＥＳＲ波谱，从波谱特征变化，说明辐照ＤＮＡ的电子自旋向知母宁分子转移，计算出自旋转移比率为５．６３，推知母宁通过电子自旋转移修复ＤＮＡ分子使ＤＮＡ的自由基消失。     

离子束辐照脱氧核糖核酸(DNA)及其碱基的ESR研究

用电子自旋共振波谱法对氮离子束辐照脱氧核糖核酸和碱基产生的自由基进行了研究。结果表明,离子束辐照DNA和碱基产生的自由基为离子自由基;自由基产额随辐照剂量的增加而上升,最终趋于饱和。在室温(10-20℃)和干燥条件下,对产生的自由基进行了一个多月的观测,不见有大幅度衰减,表明在室温条件下辐照产生的自由基具有较长的寿命。     

分子空物学与辐射研究

本文综述了近年来运用分子生物学的理论和技术研究放射生物学的主要进展:在DNA损伤研究方面用序列分析及限制性酶切技术对DNA链断裂及碱基损伤在分子内的定位获得了新的信息,基因探针有可能成为研究哺乳动物细胞DNA结构损伤的敏感的新方法;染色体畸变及细胞突变的分子机理已有所阐明;哺乳动物DNA修复基因的研究正在兴起阶段,已克隆出人的DNA修复基因;在哺乳动物细胞上进行外源基因转移的成就为辐射损伤的防治开辟了新的前景。     

Nano-manipulation of single DNA molecules

Nano-manipulation of single atoms and molecules is a critical technique in nanoscience and nanotech-nology. This review paper will focus on the recent development of the manipulation of single DNA molecules based on atomic force microscopy (AFM). Precise manipulation has been realized including varied manipulating modes such as “cutting”, “pushing“, “folding”, “kneading”, “picking up”, “dipping”, etc. The cutting accuracy is dominated by the size of the AFM tip, which is usually 10nm or less. Single DNA fragments can be cut and picked up and then amplified by single molecule PCR. Thus positioning isolation and sequencing can be performed.     

DNA与2—甲基—1,4—萘醌三重态相互作用生成阴,阳离？…

文献［１］用激光光解瞬态吸收光谱研究了丙酮三重态与 ＤＮＡ ４种组分相互作用的原初过程,获得了ＤＮＡ４种碱基及其核苷、核苷酸三重态的全套吸收光谱和动力学参数。同时,首次鉴别了丙酮三重态电子转移氧化嘌呤碱及其衍生物生成其阳离子自由基的机理,进而获取了丙酮三重态电子转移氧化ＤＮＡ于鸟嘌呤的光谱学和动力学证据,直接证实ＤＮＡ与丙酮三重态相互作用的主要原初瞬态产物为以鸟嘌呤为端基的阳离子自由基［１］。在此基础上,研究了一种内源性光核酸酶（２－甲基－１,４－萘醌,即维生素Ｋ３）三重态与ＤＮＡ及其组分相互作用…     

ADE光诱导原初过程的时间分辨研究:II. 生物分子复合物中的光化学

利用激光光解结合稳态吸收光谱技术，对放线菌素D的模型化合物ADE与DNA和牛血清蛋白的相互作用进行了系统研究。结果发现，ADE与ssDNA、dsDNA以及BSA都能发生非共价结合，并能发生光诱导的电子转移反应。结果表明，放线菌素类化合物有可能被用作Ⅰ型的光敏治疗药物，并将为这类化合物的结构改造提供一些有益的启示。     

分子动力学研究MeV质子辐照对生物分子二级结构的影响

利用分子动力学方法对MeV质子辐照多肽分子所引起的分子空间结构变化进行了研究，对比了不同质子能损和模拟条件下分子构象变化的差异。结果表明，在质子轰击下，分子的二级结构在其得到3—5eV能量后出现明显的变化，从α螺旋结构向β折叠逐渐转变，并且这种变化与质子能量的沉积方式有关。与温度效应的对照显示，质子辐照引起的变化与温度所引起的变化有明显的差异：质子辐照产生的分子构象更丰富多样．而温度所引起的变化则比较单一。