基因是遗传的基本单位,调控着生物体的一切生命活动,如DNA的复制、转录、病毒的侵染、机体的免疫等,因此,基因需要保持稳定的结构和精确的表达,才能够维持生物体正常的生命活动。DNA链上具有遗传功能的片段称为基因,为了维持基因的稳定性,在各种生物体(真核生物、原核生物、古菌)内,DNA分别被不同的染色质蛋白包装为各种稳定的结构,如真核生物体内,DNA首先经组蛋白histone包装为核小体的结构。研究染色质蛋白与DNA之间相互作用的机理,有助于人们理解基因是如何稳定遗传的,还可以利用这些机理来实现人工合成相关的生物复合材料。硫化叶菌是一种能生活在高温环境下的古菌,其生长环境通常为富含硫的地热地区,最适生长环境的温度为80°C。通常,DNA是很难在此环境下维持其结构的稳定性的。因此,硫化叶菌中的染色质蛋白在维持DNA稳定性中起了重要的作用。本文研究的蛋白Sso7d是硫化叶菌中的一种染色质蛋白,已经有研究结果表明其在维护硫化叶菌DNA的稳定中有重要的作用:Sso7d结合在DNA上后,会给DNA引入负超螺旋,提高DNA的熔解温度。本文通过磁镊和原子力显微镜两种单分子生物技术研究了Sso7d与DNA的相互作用。原子力显微镜的实验结果展示了Sso7d与DNA相互作用的过程:Sso7d结合到DNA上,使DNA发生刚性弯折,引起DNA驻留长度的缩短,在此影响下,DNA逐渐凝聚。高浓度的Sso7d可以使DNA凝聚为致密的核结构。并且,我们通过实验观察了在凝聚过程中loop结构的形成过程,对此过程做了解释。利用磁镊技术,本文测定了Sso7d的结合对DNA双链拉伸曲线的影响,实验结果表明Sso7d的结合使DNA的弹性系数减小。本文还测定了Sso7d的结合对打开DNA双链的影响,实验结果表明Sso7d的结合会增大打开DNA双链的力。另外,测定了打开DNA的力的大小随Sso7d浓度的变化,通过反应动力学分析得到Sso7d与DNA相互作用的反应系数以及单个Sso7d的结合所引入的结合能的大小,解释了硫化叶菌DNA能够在高温环境下维持其稳定结构的原因。另外,我们还利用磁镊技术研究了Sso7d与DNA的结合对解旋酶BLM解旋过程的影响。实验中,首先测定了没有Sso7d的情况下,解旋酶BLM解旋DNA双链的情况,之后,向反应体系中加入Sso7d,观察了Sso7d对BLM解旋过程的影响。实验结果表明,Sso7d与DNA的结合能够暂停BLM的解旋。