论文部分内容阅读
Aerolysin纳米限域空间可在单分子水平上研究分子的动态行为、微区结构以及单分子反应的动态过程，从而获得单个分子的动态信息。基于此，本论文通过构建单个超灵敏Aerolysin纳米限域空间，在单分子水平上研究了由不同价态离子作用引起的单链DNA分子的动态构象变化;探究了有机小分子在含巯基的Aerolysin纳米反应限域空间中的反应行为，实时观测了反应过程中化学键的形成及断裂;更进一步，利用单链DNA分子的空间占位效应，调控了纳米反应限域空间中反应分子的数目，实现了无需催化剂或取代基团的单分子合成。 1.超灵敏纳米限域空间对单链DNA分子构象变化的研究 基于超灵敏Aerolysin纳米限域空间，探索不同价态离子作用下单链DNA分子的构象变化。以寡聚核苷酸dA3为模型分子，观测其在一价离子缓冲液及二价离子缓冲液中的穿孔行为，并进一步由阻断程度的变化探究了dA3分子的构象变化。 2.纳米反应限域空间内单分子二硫键成键与断键的研究 结合基因定点突变技术，在Aerolysin的238位引入半胱氨酸取代原有的赖氨酸，构建了可用于监测单分子化学反应的纳米反应限域空间。选择常用的蛋白质巯基检测试剂5，5-二硫双(2-硝基苯甲酸)(DTNB)作为反应分子，与纳米反应限域空间中的半胱氨酸残基发生碰撞，从而触发反应。研究结果表明，Aerolysin纳米反应限域空间能够同时对三个分子做出响应，并通过电流信号实时监测二硫键的形成及断裂，为单分子水平上追踪其他化学反应提供了新的思路。 3.纳米反应限域空间中单分子合成的研究 结合空间占位效应，运用内含7个半胱氨酸残基的Aerolysin纳米反应限域空间，可实现溶液中的单分子合成。小分子化合物4-巯基苯甲酸由于其体积过小，可同时对纳米反应限域空间中三个反应位点作出响应。而单个寡聚核苷酸5-HS-(CH2)6-AAA-3，可利用本身的空间占位效应，实现多位点界面上单个位点的反应。