Direct Measurement of Interhelical DNA Repulsion and Attraction by Quantitative Cross-Linking.
Direct Measurement of Interhelical DNA Repulsion and Attraction by Quantitative Cross-Linking.
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DOI：
10.1021/jacs.1c11122
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发表时间：
2022-02-02
影响因子：
15
通讯作者：
Russell R
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Hamilton I;Gebala M;Herschlag D;Russell R
为了更好地理解生物学中介导核酸压缩的力，我们开发了二硫键交联方法xHEED（螺旋的X连接以测量远距离静电效应）来测量溶液中两个DNA螺旋的距离依赖性相遇频率。使用xHEED，我们确定了静电势从DNA螺旋延伸的距离，该距离对离子条件的依赖性，以及当两个螺旋彼此接近时的排斥幅度。在所有测试条件下，电位福尔斯下降至主凹槽表面15 μ m内的原液电位。对于1.30 μ mol的分离，我们在低单价离子浓度下测量到1.8kcal/mol的排斥（30 mM Na+），更高的Na+浓度改善了这种排斥，2 M Na+或100 mM Mg 2+消除了它。引人注目的是，我们发现在非常低的Co 3+浓度下完全屏蔽，在更高的浓度下净吸引，而没有通常使螺旋吸引研究复杂化的高阶DNA缩合。我们的测量定义了生物学中核酸螺旋静电相互作用的相关距离，并引入了一种新的方法来推动进一步了解这些力如何影响生物过程。
To better understand the forces that mediate nucleic acid compaction in biology, we developed the disulfide cross-linking approach xHEED (X-linking of Helices to measure Electrostatic Effects at Distance) to measure the distance-dependent encounter frequency of two DNA helices in solution. Using xHEED, we determined the distance that the electrostatic potential extends from DNA helices, the dependence of this distance on ionic conditions, and the magnitude of repulsion when two helices approach one another. Across all conditions tested, the potential falls to that of the bulk solution within 15 Å of the major groove surface. For separations of ∼30 Å, we measured a repulsion of 1.8 kcal/mol in low monovalent ion concentration (30 mM Na+), with higher Na+ concentrations ameliorating this repulsion, and 2 M Na+ or 100 mM Mg2+ eliminating it. Strikingly, we found full screening at very low Co3+ concentrations and net attraction at higher concentrations, without the higher-order DNA condensation that typically complicates studies of helical attraction. Our measurements define the relevant distances for electrostatic interactions of nucleic-acid helices in biology and introduce a new method to propel further understanding of how these forces impact biological processes.
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影响因子：
15
作者：
Gebala M;Bonilla S;Bisaria N;Herschlag D
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