原子力显微镜案例分享 | 牛津仪器原子力显微镜助力研究DNA G-Wires结构

通过原子力显微镜在离子溶液中对DNA G-wires进行高分辨成像可以帮助我们更好地理解它们的结构以及形成过程。研究人员成功地根据AFM测得的G-wires的纳米级周期性结构将其划分为不同种类。

G-wire DNA是由短链DNA片段自组装而成的一种核酸结构。这种线状结构除了在生物学上具有重要意义外，其在纳米电子元件以及纳米传感器设备上也具有很好的发展前景。但是目前我们对于G-wire的具体形成过程以及其生物分子结构尚未完全理解。

来自新加坡南洋理工的研究人员对四膜虫端粒DNA序列d[G₄T₂G₄]短链的自组装进行了研究。他们借助牛津仪器环境控制原子力显微镜Cypher ES在自然生理的环境中获取了G-wires高分辨率的AFM图像，并观察到了一系列线状结构，且其周期性的结构非常微小，最小甚至达到了0.9nm。

从这一数据中，研究人员根据G-wires的高度、周期性以及手性将其区分为不同的种类。他们还通过分子建模和模拟识别出了一种特殊的分子结构（旋转异构体），并由此解释了试验中观测到的现象。

以上研究成果使我们对G-wire的形成有了更深的理解，这也为一系列DNA自组装相关的生物及纳米技术的应用提供了技术支持。

Techniques used

以上数据由牛津仪器环境控制原子力显微镜Cypher ES在轻敲模式下测得，成像时G-wires样品浸泡在磷酸钾缓冲液中。实验过程中，通过加热制冷台可以简单而准确地使溶液保持在10°C。牛津仪器的快速扫描Cypher系列原子力显微镜极高的空间分辨率可以准确地表征纳米级的结构。除此之外blueDrive光热激发技术使得对于传统AFM很困难的液相成像变得非常简单且十分稳定。G-wires的纳米力学特性，如刚度以及损耗因子等都可以通过AM-FM粘弹性成像模块进行表征（请点击文章中的链接获取更多信息）。

参考文献: K. Bose, C. J. Lech, B. Heddi, and A. T. Phan, High-resolution AFM structure of DNA G-wires in aqueous solution. Nat. Commun. 9, 1959 (2018). https://doi.org/10.1038/s41467-018-04016-y

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