20_ Ìåõàíèêà ìàêðîìîë - Учебный центр молекулярной биологии
реклама
Оптический твизер В оптическом твизере сильно сфокусированный лазерный луч является оптической ловушкой, которая втягивает в фокус маленькие коллоидальные частицы. Радиационное давление несколько смещает частицу вдоль оптической оси. 1 Манипуляция одиночными макромолекулами Бусинка с высоким показателем преломления преломления располагается в центре интенсивного лазерного пучка. Типичное видео изображение магнитной бусинки (Ø 2.9 микрон) и микропипетки в оптическом микроскопе. В типичном эксперименте острие укосины вдавливается в слой белка, привязан ного к золотой подложке. Затем подложка опускается вниз под действием пьезоэлектрической силы. 2 Укосина (удочка) в AFM методе в режиме измерения силы. Типичный эксперимент по растягиванию одиночной молекулы в методе АФМ «Полибелок» состоит из множественных копий белка. 3 Белковая архитектура и механическая стабильность Human cardiac titin immunoglobulin Single C2 domain Rat calmodulin (CaM4 ) 60 ± 20 pN 204 ± 26 pN 20 ± 20 pN Артефакт кристаллизации Красные линии указывают топологию критических H-связей, разрывающихся при приложении силы. 4 Растягивание ДНК Скручивание ДНК Природные конфигурации ДНК B→S «Искусственные» конфигурации ДНК (Cлева S-DNA), полученная растяжением B-DNA с помощью оптического твизера (диаметр на 30% меньше исходной) (Cправа P-DNA), полученная скручиванием B-DNA с помощью магнитного твизера. Примечательно, что в такой ДНК основания смотрят наружу. Величина сила для перехода ДНК из B- в S- форму ~ 65 pN B→P Величина силы для перехода ДНК из В- в P- форму ~ 20 pN 5 Разворачивание одиночной фибриллы хроматина 17 нуклеосом Одиночные фибриллы хроматина из DNA λ-фага и яичного экстракта Xenopus laevis. собраны непосредственно в кювете, содержащей два оптических твизера. Очевидно укорочение длины молекулы ДНК при сборке хроматина. 17 пиков !!!!! «Голая ДНК» Золотые результаты молекулярной биологии 6 Деформация полисахаридов Дехтран Целлюлоза 700 pN Амилоза Пектин 7 Таблица 1. Шкала сил для биологических макромолекул •Разрыв ковалентных связей 1000-2000 пН •Деформация сахарного кольца ~ 700 пН •Разрыв двойной спирали ДНК 400-580 пН •Структурный переход в двуспиральной ДНК при растяжении 60-80 пН •Структурный переход двуспиральной ДНК при торзионном скручивании ~20 пН •Разрушение индивидуальных нуклеосом 20-40 пН •Разворачивание тройной спирали молекулы спектрина 25-35 пН •Сила, необходимая для остановки мотора РНК-полимеразы 14-27 пН •Структурный переход в шпильке РНК при растяжении ~14 пН •Разделение комплементарных цепей ДНК (T = 20oC, 150 мМ NaCl) (зависит от конкретной нуклеотидной последовательности) 10-15 пН •Сила, необходимая для остановки мотора миозина 3-6 пН •Сила, генерируемая при полимеризации белка в растущих микротрубочках 3-48пН
