两性物质Ectoine对DNA凝聚和电荷中和的影响

作     者：陈奔腾 

作者单位：温州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杨光参

授予年度：2020年

学科分类：071011[理学-生物物理学] 0710[理学-生物学] 07[理学] 

主      题：DNA电荷中和 凝聚 Ectoine 优先排他 

摘      要：Ectoine是嗜极微生物(extremophilic microorganisms)在极端盐度或热压力条件下用于维持细胞与周围介质渗透平衡的一种共溶质(cosolute)和渗透物质。它同时也被认为是细胞中生物分子,如蛋白质和DNA的保护剂。我们通过动态光散射(DLS)来观察DNA的电荷中和和粒径大小情况;原子力显微镜(AFM)来观察DNA的形态;单分子磁镊子(MT)来测量DNA凝聚力的大小。经过实验,我们发现Ectoine能促进溶液中多价阳离子引起的DNA电荷中和,但是促进效果不是单一的。当Ectoine的浓度足够高时,在相同的离子条件下出现了抑制的效应:DNA的电泳迁移率(EM)在低阳离子浓度区域得到促进,在高反离子浓度区域受到一定的抑制,而且DNA的粒径大小变化也符合这一规律。当DNA上的电荷被中和,DNA的形态也会呈现凝聚状态。在AFM显像中我们也观察到Ectoine对DNA凝聚起到促进和抑制作用:随着Ectoine浓度的增加,DNA的结构变得更加紧密,随着Ectoine浓度继续增大,DNA却呈现松散状态。当DNA凝聚,对应的DNA临界凝聚力会增大。实验中磁镊测量的DNA临界凝聚力的结果与AFM呈现出相同的趋势。基于一般两性物质因为增大溶液的介电常数对DNA的凝聚起到阻碍作用,而Ectoine在低浓度时对DNA电荷中和和凝聚的促进作用这一实验事实,我们结合Ectoine的固有特性——优先排斥(preferential exclusion)和介质介电常数的增强,这两个特性的共同作用来解释实验中所观察到的结果。