环境中存在的诸多有毒化合物，物理射线及机体内自身的新陈代谢活动均可能损坏体内的DNA分子而产生DNA损伤。各类DNA损伤会导致DNA序列发生永久性改变，进而导致生命体遗传特性的改变、器官功能丧失、畸形、疾病乃至死亡。因此，DNA损伤对机体内DNA复制、DNA解旋、转录及基因重组等生命过程的影响是分子毒理学领域研究的热点。本课题决定以此作为研究方向，采用先进的单分子技术解决这一毒理学领域的实际问题。　　DNA解旋过程是生命领域中最基础，也是最重要的过程之一，解旋酶在DNA解旋、复制、修复、基因重组、转录甚至端粒稳定中都具有重要作用。因此，对于解旋酶解旋机制的研究，有益于人们深入了解 DNA 解旋和复制的过程及其机理。在 DNA 解旋和复制过程中，DNA损伤常常存在于DNA链上而引起复制体停止复制或跨损伤合成。目前的研究表明单独DNA聚合酶难以通过DNA损伤，而复制体能够轻易地通过。但是，针对分子机制的研究还是一片空白，甚至解旋酶单独是否能够跨过DNA损伤都并未知晓。为解决这一分子毒理学问题，本课题采用分辨率可达到单个碱基级别的单分子技术，探究解旋酶的典型代表——T7噬菌体解旋酶的解旋机制，并进一步研究DNA损伤对其解旋过程的影响，力求从分子层面上揭示 DNA损伤对 DNA 解旋过程产生的效应及其单分子机制。因此，本文的研究属于卫生毒理学的学科范畴，主要运用单分子手段解决毒理学领域的实际问题。通过开展研究，本文得到的结论包括：　　1.通过提高单分子FRET实验分辨率，发现T7解旋酶的基本解旋步长为1 bp（step size），而非以往认知的2-3 bp。这个结论可推广至六聚体复制型解旋酶一类，颠覆了以往人们对于复制型解旋酶解旋机制的认知，有助于完善和修正其解旋模型。　　2.通过在DNA底物中引入abasic site损伤，首次动态观测到T7解旋酶被阻挡在DNA 损伤位置的前一位，揭示了碱基与解旋酶之间的相互作用对于解旋反应具有不可忽视的作用。　　3.首次从单分子层面上动态观测T7解旋酶能够部分通过abasic site损伤，且发现其是以2 bp解旋步长跨过损伤位置而通过的，其余位置均为正常的1 bp解旋步长。　　4.检测到T7解旋酶在以2 bp解旋步长跨过DNA损伤位置后存在强、弱两种结合状态，弱结合状态会导致解旋酶回退到阻碍位置上，而强结合状态会使得解旋酶能够继续往下解旋。基于此，建立了T7解旋酶跨过abasic site这种DNA损伤的模型，也是首次针对解旋酶跨DNA损伤机制进行分析，可推广至其他类型的DNA损伤和解旋酶。　　5. 首次从单分子层面上动态观测DNA损伤对DNA解旋过程的影响，揭示了环境毒物对机体中DNA解旋过程产生效应的分子机制。