【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近期，重慶研究院精準(zhǔn)醫(yī)療研究中心聯(lián)合重慶郵電大學(xué)開發(fā)可控準(zhǔn)靜態(tài)納米孔掃描檢測策略，實(shí)現(xiàn)DNA亞結(jié)構(gòu)單分子電成像，為DNA納米技術(shù)定量表征提供全新工具，解決了原子力顯微鏡(AFM)與冷凍電鏡(cryo-EM)均難以在天然液相環(huán)境下完成單分子動(dòng)態(tài)亞結(jié)構(gòu)定量解析的難題。
 

　　DNA納米結(jié)構(gòu)依靠核酸自組裝構(gòu)建精密納米器件，其單鏈缺口、分支等局部亞結(jié)構(gòu)直接決定分子力學(xué)穩(wěn)定性與功能表現(xiàn)，背后涉及核酸空間構(gòu)象、離子輸運(yùn)、電場排斥體積等多尺度物理化學(xué)耦合機(jī)制，內(nèi)含大量分子本征幾何與電學(xué)參數(shù)，結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)定量檢測門檻高，傳統(tǒng)表征手段存在明顯局限性。依托團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的SMILE平臺(tái)實(shí)現(xiàn)表面錨定DNA支架亞結(jié)構(gòu)確定性電學(xué)成像，將DNA分支長度、折疊拓?fù)洹⒖臻g位點(diǎn)信息轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定可重復(fù)的離子阻斷信號，無需依賴分子指紋統(tǒng)計(jì)比對即可完成絕對定量檢測。相關(guān)研究成果以“Electrical Imaging of DNA Substructures Using Quasi-Static Nanopore Scanning”為題正式在Nano Letters雜志發(fā)表。該工作突破傳統(tǒng)納米孔瞬態(tài)過孔檢測局限，建立適用于動(dòng)態(tài)DNA組裝體的定量電學(xué)成像體系。
 

　　研究建立單鏈DNA分支長度線性電學(xué)標(biāo)定體系，實(shí)現(xiàn)5個(gè)核苷酸級別的超高空間分辨。研究團(tuán)隊(duì)在雙鏈DNA支架上構(gòu)建10–81 nt梯度線性單鏈分支，通過加權(quán)最小二乘擬合校正批次實(shí)驗(yàn)漂移，證實(shí)無折疊單鏈分支的離子阻斷幅值與核苷酸數(shù)量呈嚴(yán)格線性關(guān)系(R2=0.998)，近一個(gè)數(shù)量級長度范圍內(nèi)信號增量可累加、可定量，僅5 nt的長度差異即可清晰區(qū)分。
 

　　在總核苷酸長度保持一致的前提下，團(tuán)隊(duì)構(gòu)建線性單鏈、類適配體局部配對、發(fā)夾雙鏈三種分支構(gòu)型開展對照測試：同等25 nt長度下，配對結(jié)構(gòu)阻斷信號顯著高于純單鏈(適配體分支幅值為線性單鏈1.26倍，發(fā)夾分支達(dá)1.55倍)；隨發(fā)夾莖干堿基對增加，阻斷幅值呈現(xiàn)二次函數(shù)超線性增長。該結(jié)果揭示剛性雙鏈DNA具備更大排斥體積與流體阻力，堿基堆疊、氫鍵協(xié)同作用帶來摩擦效應(yīng)疊加，阻斷信號隨鏈長非線性放大。
 

　　馮曉偉、殷博華為共同第一作者，方紹熙、尹雅潔為共同通訊作者，該研究依托國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金、重慶市自然科學(xué)基金等多項(xiàng)課題支持。