可以通过所谓的单分子方法(例如染色质纤维自显影术[1],动态分子梳理[2],透射电子显微镜[3-5],原子力显微镜[6]和磁性Tweeezer [7,8]来分析具有不同拓扑的DNA分子的DNA分子。DNA特性很难通过计算机模拟[9-13]研究实验上的DNA特性。二维(2D)琼脂糖凝胶电泳是当前可用的最佳实验方法,可以同时鉴定具有不同拓扑的DNA分子[例如,超涂层(SC),catenated(catss),打结(cats)和打结(KN)分子(kN)分子]。该技术由在不同条件下进行的两个连续电泳分离组成,并在两个正交方向上运行(4-8)。在相对较低的电压(〜1 v/cm)下,在低度(〜0.4%)琼脂糖凝胶电泳中解析了第一维。第二维垂直于第一个维度,因此将整个凝胶的整个泳道用作凝胶井的替换,但在高度(〜1%)琼脂糖凝胶电泳(〜5–6.6 V/cm)处的高度(〜1%)琼脂糖凝胶电泳。2D凝胶最初是由Bell和Byers设计的,用于分离分支和线性分子[14],并且早期注意到该方法也可以成功地应用于研究DNA拓扑。2D凝胶被调整以同时检查具有不同DNA拓扑的成千上万个分子,例如SC形式,KN形式,部分复制的形式(命名为前蛋白酶),有或没有反向的叉子,完全重复的Catenanes(Cats)(cats)和复制中间体(RIS),以及包含针(RIS)(RIS)(RIS)[4,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,58]。2D琼脂糖凝胶电泳已广泛用于研究拓扑异构酶体外和体内的活性[29,30]。另外,2D凝胶也可以用作富集特定DNA分子的样品的制备方法,以后可以通过不同的技术进行检查[4,6,18,19,31,32]。质粒是研究DNA拓扑模型的宝贵工具。质粒的优势包括它们的易于分离,以及在纯化的DNA样品中定量测量DNA超串联,打结和搭配的能力[33]。在这里,我们提出了一种协议,其中2D凝胶用于分析三个
3。Kysik,J.,Furtak,K.,Szymczak,G.,Skowroski,J.,Panusz,H。,&Bartnik,E。(1979)。 分子克隆的限制片段源自小牛卫星I DNA的双ECORI/PSTI消化及其限制分析。 Zeitschrift Fur Naturforschung- C节生物科学杂志,34(12),1151–1155。 scopus。 https://doi.org/10.1515/ZNC-1979-1212Kysik,J.,Furtak,K.,Szymczak,G.,Skowroski,J.,Panusz,H。,&Bartnik,E。(1979)。分子克隆的限制片段源自小牛卫星I DNA的双ECORI/PSTI消化及其限制分析。Zeitschrift Fur Naturforschung- C节生物科学杂志,34(12),1151–1155。scopus。https://doi.org/10.1515/ZNC-1979-1212
DNA以负层面环的循环组织。所得的扭转和弯曲应变使DNA能够采用出人意料的3D形状。负超串联,循环和形状影响DNA之间的这种相互作用是如何存储,复制,转录,修复以及可能其他所有其他方面的DNA活性。为了理解负超串联和曲率对DNA的流体动力特性的后果,我们将336 bp和672 bp dna微圈提交给了分析性超速离心(AUC)。我们发现,分支系数,沉积系数和DNA水动力半径很大程度上取决于圆形,环长度和负超涂层的程度。由于AUC无法确定超出非全球性程度的形状,因此我们应用线性弹性理论来预测DNA形状,并将它们与流体动力计算相结合以解释AUC数据,并与理论与实验之间的合理一致。这些互补方法以及早期的电子冷冻学数据,提供了一个框架,以理解和预测超螺旋对DNA的形状和流体动力特性的影响。
CRISPR-Cas9 核酸酶因其可编程靶向和切割 DNA 的能力而被广泛用作分子和细胞生物学工具。Cas9 通过解开 DNA 双螺旋并将其相关向导 RNA 的 20 个核苷酸部分与一条 DNA 链杂交,形成 R 环结构来识别其目标位点。需要对 R 环形成进行动态和机械描述,以了解目标搜索的生物物理学,并开发合理的方法来减轻脱靶活动,同时考虑基因组中扭转应变的影响。在这里,我们使用转子珠跟踪 (RBT) 研究了 Cas9 R 环形成和坍塌的动力学,这是一种单分子技术,可以同时以碱基对分辨率监测 DNA 解旋和实时荧光标记大分子的结合。通过测量双螺旋解旋时的扭矩变化,我们发现 R 环形成和坍塌通过瞬时离散中间体进行,与初始种子区域内的 DNA:RNA 杂交一致。通过在受控机械扰动下对靶序列和脱靶序列进行系统测量,我们描述了序列错配的位置依赖性效应,并展示了 DNA 超螺旋如何调节 R 环形成的能量景观并决定进入能够稳定结合和切割的状态。与此能量景观模型一致,在批量实验中,我们观察到生理负超螺旋下的混杂切割。本文提供的 DNA 询问的详细描述提出了改进 Cas9 作为基因组工程工具的特异性和动力学的策略,并可能启发利用对 DNA 超螺旋的敏感性的扩展应用。
CRISPR-Cas9 核酸酶因其可编程靶向和切割 DNA 的能力而被广泛用作分子和细胞生物学工具。Cas9 通过解开 DNA 双螺旋并将其相关向导 RNA 的 20 个核苷酸部分与一条 DNA 链杂交,形成 R 环结构来识别其目标位点。需要对 R 环形成进行动态和机械描述,以了解目标搜索的生物物理学,并开发合理的方法来减轻脱靶活动,同时考虑基因组中扭转应变的影响。在这里,我们使用转子珠跟踪 (RBT) 研究了 Cas9 R 环形成和坍塌的动力学,这是一种单分子技术,可以同时以碱基对分辨率监测 DNA 解旋和实时荧光标记大分子的结合。通过测量双螺旋解旋时的扭矩变化,我们发现 R 环形成和坍塌通过瞬时离散中间体进行,与初始种子区域内的 DNA:RNA 杂交一致。通过在受控机械扰动下对靶序列和脱靶序列进行系统测量,我们描述了序列错配的位置依赖性效应,并展示了 DNA 超螺旋如何调节 R 环形成的能量景观并决定进入能够稳定结合和切割的状态。与此能量景观模型一致,在批量实验中,我们观察到生理负超螺旋下的混杂切割。本文提供的 DNA 询问的详细描述提出了改进 Cas9 作为基因组工程工具的特异性和动力学的策略,并可能启发利用对 DNA 超螺旋的敏感性的扩展应用。
Tw crit. = 5.3。当 Tw> Tw crit.时, G Tw 与 ( Tw) 2 成比例,而当 Tw < Tw crit.时, G Tw 与 ( Tw) 2 成比例。