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螢光異方性測定法を用いた強電界中での生体高分子の配向測定

使用荧光各向异性测量测量强电场中生物聚合物的取向

基本信息

批准号：
07750521
负责人：
鈴木誠一
金额：
$ 0.64万
依托单位：
Seikei University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1995
资助国家：
日本
起止时间：
1995 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07750521/
关键词：
DNA 電界分極カウンターイオン螢光異方性配向微小電極

项目摘要

我々の研究室では、微小電極を用いて高電界を印加し、微小な生体物質の測定や操作を行ってきた。しかしこのような実験系では、電界の干渉を排除して電気的測定を行うことは困難である。そこで本研究では蛍光異方性測定法を用いることで、高電界中におかれた生体高分子の配向を測定し、分子の電気的特性を調べることを検討した。生体試料としてはλファージのDNAおよびpUC18プラスミドDNAを用いた。λ-DNAに対して溶液中で10^6[V/m]程度の高電界を印加すると、DNA分子は分極・伸長し、電界に対して配向することが知られている。このときDNA分子を適当な蛍光性色素で染色し蛍光の偏光成分を測定すると、DNAの配向によって偏光の強度に違いが出る。この蛍光の異方性からDNAの配向の程度を計算することができる。DNA試料に電界を印加すると、蛍光の異方性は電界強度につれて増加した。これは電界によってDNAが分極し、静電気力と熱運動の釣り合いによって決まる配向分布を持って伸長していることを示唆している。さらにpUC18DNAを用いた実験を数値的に解析することでDNA分子の分極率を求めると、その値は同程度の大きさを持つ粒子の分極率よりも10^5倍ほど大きいという結果が得られた。これはDNA分子が、自分自身の持つ負の電荷によって周囲に正のカウンターイオンを引きつけ、そのイオン雲を含めた形で分極することで、見かけ上の直径を大きくしているためと考えられる。実際、溶液のpHを換えてDNAの配向を測定すると、DNA分子の電荷が中和される低pH領域ではカウンターイオンが減少するため、DNAの配向が弱まる結果が得られた。このことから、水中でDNA分子はその周囲にカウンターイオン雲を伴い、これが分子の分極に大きく寄与していることが確かめられた。現在、同様の方法のタンパク分子の配向測定への適用を検討している。

Our laboratory is dedicated to the measurement of small biological substances in the high-voltage field using microelectrodes. It is difficult to measure the electric field. In this study, the optical anisotropy measurement method was used to determine the alignment of living polymers in the high electric field and to modulate the electrical properties of molecules. The DNA of the biological sample was extracted from pUC18. The λ-DNA molecule is polarized, elongated, and aligned to a high electric field of 10^6[V/m] in solution. The DNA molecule is appropriately colored by a fluorescent pigment, and the polarized light component is determined. The alignment of DNA is determined by the intensity of polarization. Calculation of the degree of alignment of DNA in the heterotropism of light DNA samples are electrically isolated, and the optical properties of the samples are increased. The alignment distribution of DNA in the electric field, electrostatic force and thermal motion is determined by the elongation of DNA. pUC18 DNA is used in the analysis of the number of values. The polarization ratio of DNA molecules is calculated. The polarization ratio of particles is 10^5 times. The results are as follows. The DNA molecule is separated from itself by a negative charge, a positive charge, and a negative charge. In fact, the pH of the solution is changed, the DNA alignment is determined, the charge of the DNA molecule is neutralized, and the DNA alignment is reduced. The DNA molecules in the water are in the middle of the circle, and the molecules are in the middle of the circle. Now, the application of the same method to molecular alignment determination is discussed.