原子力显微术(Atomic force microscopy,AFM)的力学成像模式可在高分辨成像的同时,定量测量材料的力学性质。然而,对尺度小、质地薄而软的生物分子的弹性模量的测量仍然是一个挑战。本文以脱氧核糖核酸(Deoxyribonucleic acid,DNA)折纸为检测样品,将峰值力定量纳米力学模式(Peak Force Quantitative Nanomechanical Mapping,PF-QNM)作为测量手段研究了DNA分子的力学性质,探索不同作用力对DNA折纸弹性模量的影响。结果表明,当峰值力控制在80-100 p N时,峰值力成像稳定,获得的杨氏模量维持在约10 MPa。与传统力曲线阵列模式(Force volume mapping,FV)相比较,在小力区(<100 p N),两种方法符合性较好。这种峰值力定量纳米力学模式为DNA分子定量力学性质研究提供了一种简便而有效的研究方法。
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。
