顶级实验室陈方清：蛋白-DNA相互作用新方法（图）

　　

生物通报道：美国能源部劳伦斯伯克利实验室（Lawrence Berkeley National Laboratory ，Berkeley Lab）科学家和加州大学伯克利分校研究人员利用纳米金颗粒结合DNA，研制出一种分子“管理员”（ ruler made of gold nanoparticles and DNA），可以对“蛋白附着DNA”这样微小的生命现象进行检测。详细信息刊登于10月份第一期《Nature Nanotechnology》。

利用“管理员”，不需标记，就能实时、高清晰地对DNA－蛋白相互作用进行检测。因此，有助于推动日前关于遗传信息在DNA-RNA-蛋白之间传递的研究。

蛋白—DNA结合，激发基因表达是表达蛋白最早期的事件。通过使用这种分子“管理员”，研究人员可以轻而易举地对这些最早期事件进行观察。研究小组成员、伯克利实验室生命科学部科学家Fanqing Frank Chen 说：“我们可以利用分子管理员观察更上游的事件，测量初始阶段DNA结合情况。”

现在测量蛋白—DNA相互作用的方法都涉及到对蛋白和DNA进行放射性或者荧光染料标记。放射性标记需要冗杂的前期样品准备，并且受到实验室条件限制。荧光标记维持发光时间短，不能对长度为8纳米以上的复杂蛋白—DNA的相互作用进行测量。

“我们的工作（使用分子管理员）能够快速、方便地对DNA—蛋白相互作用作图，对蛋白与DNA携带的遗传信息结合进而指导遗传信息加工的过程进行精确测量，”Chen说，“能够对长度大于17，理论上长度大于70纳米的大型蛋白－DNA相互作用进行测量。”

分子管理员研究小组成员包括：UC伯克利生物工程教授Luke Lee，博士生Gang Liu（刘刚，音译）和伯克利实验室材料科学部主任Paul Alivisatos。分子管理员由可溶性纳米金和包被其外的DNA片段组成。大约100条双链DNA片段附着在纳米金颗粒表面，使整个分子管理员看起来如同一只多脚蜘蛛。

分子管理员的工作原理为等离子共振（plasmon resonance），即金属颗粒内部的中子进行共振的集合，这种情况下，金—DNA发生共轭。一个离子改变就会引起等离子共振改变，进而散射波长发生变化。比如，金－DNA分子管理员上长达54bp的DNA链由于某种原因变短了，那么散射波长就会发生变化，这种变化很容易被光谱仪器捕捉到。此方法灵敏度极高，以至于一对碱基的变化都能检测出来，因此为蛋白－DNA相互作用的精确定位研究开启了一扇新的大门。

Chen及其同事将分子研究员用于DNA印迹研究，他们研制出一种特定的金－DNA共轭物（gold-DNA conjugates）。与通常做法一样，研究人员使每个纳米金颗粒都携带了100条54bp长度的DNA片段。不同的是，这些碱基对中，插入了只结合模型蛋白——EcoRI(Q111)的6bpDNA序列。换句话说，在每条DNA链的相同部位，都编码EcoRI(Q111)蛋白的结合位点。实验过程中，研究人员向准备好的金－DNA共轭物中加入EcoRI(Q111)，并使其与DNA链结合。

未完，待续（生物通记者 小粥）