亿万先生账户中心:我首次在水溶液环境中实现单个生物分子磁共振谱探测

2018-09-08 16:46:41 来源: 中国科技网·科技日报 作者: 吴长锋

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中国科技网·科技日报合肥98日电(记者 吴长锋)记者从中国科学技术大学获悉,该校杜江峰院士领衔的研究团队运用量子技术首次在室温水溶液环境中探测到单个DNA分子的磁共振谱,从而向运用单分子磁共振研究生物分子在生理环境中的构像和分子间相互作用迈出了重要一步。该工作发表在20189月出版的《自然-方法》上,并被选为五篇封面标题文章之一。

磁共振技术能够在溶液环境准确无损地获取物质的组成和结构信息,是目前研究生物分子结构和动力学的最有效的工具之一。杜江峰院士团队利用钻石中的氮-空位点缺陷作为量子传感器(以下简称钻石传感器),它在绿色激光和特定频率微波脉冲的调制下,形成对磁信号敏感的量子干涉仪,将微弱的磁信号放大为量子相位信号,并利用光学手段进行读出。

杜江峰院士团队与南加州大学覃智峰教授合作,以双链DNA分子作为探测对象,此DNA分子被放置在钻石表面并填充水溶液以保持其生理状态。最终,该团队成功地获取了水溶液环境下单个DNA分子的磁共振谱,并通过谱分析得到其动力学和环境特征信息。通过谱线展宽和仿真计算得到该DNA分子自由基的运动特征时间信息;通过谱线超精细分裂大小得到该DNA分子所处的疏水性环境信息。

该研究为在水溶液环境中研究单个生物分子的结构和功能提供一种新的技术方法,是朝向细胞原位单分子研究迈出的重要一步。未来可将该技术应用于生命科学领域的单分子成像、结构解析和动力学检测,从单分子层面理解生物特性和生命功能,具有广泛的应用前景。

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责任编辑:韩凤鸣
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