基于DNA折纸的DNA复制的单分子检测和表征

摘要

目的 探索DNA复制的单分子检测和表征途径.方法 单链DNA模板链的两端通过碱基互补配对固定在DNA折纸纳米结构上,利用原子力显微镜(AFM)在单个DNA分子水平上对复制过程中的DNA分子的不同阶段进行检测和表征,其中包括:复制前后的形貌,复制过程中大肠杆菌DNA聚合酶ⅠKlenow Fragment片段(KF)的分布,以及复制后Biotin-Streptavidin (BA) 分子识别反应在单个DNA链上所引起的进一步形貌变化.同时,采用常规的琼脂糖凝胶电泳方法分析DNA复制前后的变化情况.结果 (1)DNA模板链成功连结在三角折纸的特定位点,连接效率达到50％以上;(2)DNA复制过程中,KF结合在DNA模板链上,复制后KF从DNA链脱离;(3)复制前后DNA链高度变化明显,DNA链高度增加了约0.7 nm;(4)复制后,当加入Streptavidin时,其结合于含有Biotin标记的新合成DNA链位置处,形成BA复合物,平均高度达到约4.9 nm;(5)琼脂糖凝胶电泳结果也显示单链DNA变为双链,以及双链DNA分子上结合的BA复合物.结论 通过将AFM与DNA折纸技术相结合,可实现单分子水平上的DNA复制的检测和表征,此方法将有助于研究DNA聚合酶的作用机制以及不同因素对DNA复制的影响.