DNA與CdS-NH2納米粒子的相互作用研究

申 源，葉樹虹，汪 莉，陳受惠

(江西師范大學化學化工學院，江西 南昌 330022)

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DNA與CdS-NH2納米粒子的相互作用研究

申 源，葉樹虹，汪 莉，陳受惠*

(江西師范大學化學化工學院，江西 南昌 330022)

采用熒光光譜、紫外光譜(UV-vis)、圓二色譜(CD)、透射電鏡(TEM)、原子力顯微鏡(AFM)、瓊脂糖凝膠電泳等技術(shù)研究CdS-NH2-EcoRI復合物與DNA的相互作用.研究發(fā)現(xiàn)： CdS-NH2納米粒子與pBR322DNA結(jié)合后會延遲EcoRI的酶切反應.DNA的曲率和納米粒子的粒徑都是影響結(jié)合作用的因素,曲率較大的環(huán)狀DNA比線性DNA能更好地與納米粒子結(jié)合,小粒徑的CdS-NH2納米粒子則更易結(jié)合到DNA上.并研究了DNA與CdS-NH2納米粒子之間的作用機理.

CdS-NH2；EcoRI；DNA；CdS-NH2-EcoRI復合物；熒光光譜；圓二色譜；原子力顯微鏡；瓊脂糖凝膠電泳

0 引言

發(fā)光量子點納米粒子(如CdSe、ZnS、CdS納米晶體)具有顯著的光催化穩(wěn)定性和一些優(yōu)越特性(量子尺寸效應、表面效應等),被廣泛用于生物定向研究[1-4],如J.F.Campbell等將CdSe/ZnS納米粒子與包裹在碳納米管上的DNA結(jié)合,利用量子點的發(fā)光特性確定DNA的位置[5].CdS納米粒子在生物化學、生物傳感器等相關(guān)領(lǐng)域具有潛在的應用價值,因此其與DNA之間相互作用的研究備受關(guān)注[6].

CdS納米粒子與DNA等生物大分子的結(jié)合常被應用于生物試驗和生物傳感器的研究.通常對其表面進行必要的修飾來提高其生物兼容性,已報道有許多方法能夠提高這些納米材料的水溶性等[7-8],如二氧化硅涂層[9-10]、結(jié)合親水配體[11-12].不同的修飾方法能夠提高或改變納米粒子的相應性能,增強生物兼容性[13-14],從而提高其應用價值.如帶有親水基團的半導體納米粒子因其能夠有效地識別熒光能量的定向轉(zhuǎn)移而在定向研究上具有廣闊的應用前景,有望被應用于細胞攝取等[7,15].在眾多的報道中,對小粒徑的CdS納米粒子采取改變修飾官能團的方法操作相對簡單,具有較大的潛在應用價值.如K. Susumu等將納米粒子的末端修飾了氨基、羧基等幾種不同的官能團,能夠更好地與蛋白素結(jié)合[16].

本文合成了CdS-NH2納米粒子,結(jié)合UV-vis[17]、CD[18]、AFM[19]、瓊脂糖凝膠電泳[20]等技術(shù)手段,研究了線性λDNA和環(huán)狀pBR322DNA與CdS-NH2納米粒子之間的相互作用.結(jié)果顯示CdS-NH2納米粒子與DNA之間同樣發(fā)生了溝槽結(jié)合作用,同時—NH2與DNA分子的磷酸骨架之間還存在著氫鍵作用,促進了CdS-NH2納米粒子與DNA的結(jié)合.

1 實驗

1.1 儀器和實驗

λ-DNA(48 502 bp)、pBR322DNA(4 361 bp)、λ-HindIII digest DNA Marker (with bands of 23 130,9 416,6 557,4 361,2 322 and 2 027 bp)、TAE緩沖液(40 mmol·L-1Tris-Acetate,2 mmol·L-1EDTA)、EcoRI (大腸桿菌 RY13)、瓊脂糖等購于中國大連TaKaRa生物試劑公司；GelRed Nucleic Acid Gel stain (10000X in water)購于美國Biotium公司；Na2S·9H2O和CdCl2,購于上海阿拉??；L-半胱氨酸(Cys,97%)購于Sigma-Adlrich.其他試劑均購于中國北京化學試劑公司.所有試劑使用前均沒有進一步純化,溶液均由超純水(>18 MΩ·cm) 配制.云母(KAl12(AlSi3)O10(OH)2)購于中國長春.

儀器:上海愛建AJ-III型原子力顯微鏡;FEI公司Technai S-twin透射電子顯微鏡;伯樂Mini-PROTEAN電泳儀;Perkin-Elmer Lambda 35紫外分光光度儀;Perkin-Elmer LS 55 luminescence熒光分光光度儀;Bio-Logic公司MOS-450/AF-CD圓二色譜儀.

1.2 實驗過程

1.2.1 CdS-NH2納米粒子的制備 CdS-NH2納米粒子的合成方法參照文獻[21-23],合成過程如圖1所示.將1.0 mmol·L-1的Cys溶于100 mL超純水中,在攪拌的條件下通入氮氣60 min.用0.5 mol·L-1Tris 調(diào)控溶液的pH值在8.5～9.0之間.隨后緩慢加入0.5 mmol·L-1的CdCl2溶液,使n(Cys)∶n(Cd2+)=2∶1,攪拌反應30 min后加入10 mL 0.5 mmol·L-1的Na2S溶液,溶液呈無色.然后密封在47 ℃水浴下孵育2 h,這時溶液轉(zhuǎn)為澄清的黃綠色.隨后通入N230 min以除去未反應完全的Na2S.所得CdS-NH2溶液在室溫下保存.由于合成過程中溶液pH值在8.5～9.0之間,大于等電點5.05,CdS-NH2納米粒子表面帶負電荷.該納米粒子粒徑大小,可通過調(diào)節(jié)S/Cd2+物質(zhì)的量之比來控制[23].本工作中分別選取n(S)∶n(Cd2+)為1∶1和1∶2,制備了粒徑約1.8 nm和4.2 nm的納米粒子.

圖1 CdS-NH2納米粒子合成示意圖

1.2.2 樣品的光譜分析 合成的CdS溶液在60 ℃條件下真空干燥得到CdS粉末,取適量與KBr研磨壓片后在干燥恒溫的條件下進行傅立葉紅外光譜測定.相關(guān)參數(shù)設定為DTGS檢測器,分辨率為4 cm-1,掃描次數(shù)為32次.

配制一定濃度的DNA溶液和CdS-NH2溶液,DNA與CdS-NH2的混合溶液均置于37 ℃的恒溫水浴中孵育30 min后使用.使用1 cm石英比色皿,測試的波長范圍為200 ～ 600 nm.

配制5.0 ng·μL-1λ-DNA、0.1 mmol·L-1CdS溶液、一定濃度的KI溶液.DNA與CdS-NH2的混合溶液均置于37 ℃的恒溫水浴中孵育30 min后使用.使用1 cm 石英比色皿,在375 nm的激發(fā)波長下測試400～700 nm范圍的熒光光譜.

配制20.0 ng·μL-1λ-DNA和0.2 mmol·L-1的CdS-NH2溶液.DNA與CdS-NH2的混合溶液均置于37 ℃的恒溫水浴中孵育30 min.使用1 cm 石英比色皿,以200 nm.min-1的速度在200～400 nm的范圍內(nèi)掃描圓二色譜.

1.2.3 樣品的TEM表征 用超純水配制0.5 mmol·L-1CdS-NH2溶液,取約15 μL均勻傾倒于400目的銅網(wǎng)上,室溫干燥后在200 kV的加速電壓下進行HRTEM檢測.

1.2.4 樣品的AFM表征 首先剪切大小約為1 cm×1 cm的云母,使用前確保其表面拋光無明顯裂紋.然后將1.0 ng·μL-1λ-DNA溶液、1.0 ng·μL-1pBR322DNA溶液分別與1 mmol·L-1CdS-NH2溶液混合,分別加入1 mmol·L-1醋酸鈣溶液,在37 ℃條件下恒溫孵育30 min.然后,分別取約30 μLλ-DNA-CdS-NH2、pBR322DNA-CdS-NH2溶液滴于新粘制的云母上,吸附約13 min后,依次用1∶1超純水/無水乙醇、無水乙醇沖洗5次左右,置于干燥器內(nèi)干燥即可.AFM選用輕敲模式,在室溫條件下操作,采用標準的硅探針(力常數(shù)0.6～6.0 N·m-1),其共振頻率為60～150 kHz.

1.2.5 樣品的瓊脂糖凝膠電泳表征 使用1%瓊脂糖在120 V電壓下進行約25 min的電泳測試.測試中使用4 μL GelRed進行染色,使用TAE緩沖液(40 mmol·L-1Tris-Acetate,2 mmol·L-1EDTA).

配制40 ng Marker,40 ng DNA溶液,1 mmol·L-1CdS-NH2溶液,將DNA-CdS-NH2混合液在37 ℃條件下恒溫孵育.使用1 U EcoRI和DNA以及復合物于37 ℃恒溫孵育不同時間后進行酶切反應.

2 結(jié)果與討論

2.1 CdS-NH2納米粒子的表征

圖2 (A)CdS-NH2納米粒子的TEM圖；(B)CdS-NH2納米粒子紅外光譜圖

將合成的2種粒徑大小的CdS-NH2納米粒子進行AFM表征和紫外光譜測試,結(jié)果如圖3所示.由于量子點尺寸效應,CdS-NH2特征吸收峰位置由515 nm藍移至380 nm和480 nm,如圖3(A)和圖3(C)所示[26].所得的CdS-NH2納米粒子的尺寸可根據(jù)Brus公式[27]進行計算：

E=Egbulk+?2/8r2(1/mom*e+1/mom*h)-

1.8e2/4πεεor，

(1)

其中Egbulk為體相材料能隙,?為普朗克常量,r為粒子半徑,m*e為電子有效質(zhì)量,m*h為空穴有效質(zhì)量,mo為自由電子有效質(zhì)量,e為自由電子有效電荷,εo為空穴介電常數(shù),ε為相對介電常數(shù).由此算得CdS-NH2納米粒子粒徑分別為1.76 nm和4.13 nm.

原子力顯微鏡(AFM)用于表征CdS-NH2納米粒子的形貌特征,如圖3(A)和圖3(C)所示,表征了2種不同粒徑大小的CdS-NH2納米粒子,圖中CdS-NH2納米粒子較均勻的分布在云母表面.這2圖分別對應于圖3(B)和圖3(D)中納米粒子TEM圖.從圖中能直觀地得出CdS-NH2納米粒子的粒徑大小分別為(1.78±0.03) nm和(4.23±0.05) nm.

圖3 (A)、(B)為小粒徑CdS-NH2納米粒子的AFM表征圖、TEM圖;(C)、(D)為大粒徑CdS-NH2納米粒子的AFM表征圖、TEM圖.插圖為CdS-NH2納米粒子紫外光譜圖

2.2 CdS-NH2納米粒子與DNA的相互作用

紫外光譜法是一種判斷CdS-NH2納米粒子與DNA之間相互作用的模式的簡單檢測方法.如果小分子與DNA之間是嵌插結(jié)合,那么加入DNA后小分子的紫外吸收峰會發(fā)生較為明顯的紅移和減色效應[28]；若是靜電結(jié)合或溝槽結(jié)合,則紫外吸收峰發(fā)生微弱的減色效應,峰位置一般不紅移或紅移不明顯[29].圖4(A)和圖4(B)分別為1.0 mmol·L-1CdS-NH2與5 ng·μL-1λ-DNA、5 ng·μL-1pBR322DNA相互作用的紫外光譜圖.圖4中約375 nm處為CdS-NH2納米粒子的紫外吸收峰位置.隨著DNA的加入,CdS-NH2納米粒子在375 nm處的吸收峰發(fā)生了減色效應,這表明CdS-NH2納米粒子與DNA之間發(fā)生了相互作用[28-30].相比線性λ-DNA,同濃度的環(huán)狀pBR322DNA與CdS-NH2結(jié)合后,CdS-NH2吸收峰減色更加明顯,這反映了曲率更大的環(huán)狀DNA與納米粒子的結(jié)合作用比線性DNA分子稍強.根據(jù)CdS-NH2納米粒子的結(jié)構(gòu)特點判斷CdS-NH2納米粒子與DNA的磷酸骨架之間存在著氫鍵作用.該氫鍵作用一定程度上增強了CdS-NH2納米粒子與DNA的結(jié)合作用.

圖4 (A) λ-DNA(5 ng·μL-1),CdS-NH2(1.0 mmol·L-1)-λ-DNA(5 ng·μL-1)紫外光譜圖.(B) pBR322DNA(5 ng·μL-1),CdS-NH2-pBR322DNA紫外光譜圖

本文使用熒光猝滅法來進一步判斷CdS-NH2納米粒子與DNA之間的作用方式.帶負電的DNA磷酸骨架能夠排斥帶負電的猝滅劑.若小分子與DNA是嵌插結(jié)合,則小分子嵌插進入DNA分子雙鏈中在一定程度上保護了其熒光不被猝滅,使猝滅程度減弱[31];若是溝槽結(jié)合,則小分子的熒光強度很容易被陰離子猝滅劑猝滅[32].猝滅劑KI常用于判斷小分子與DNA的結(jié)合方式,通過計算比較KI對CdS-NH2納米粒子、CdS-NH2-DNA體系的熒光猝滅常數(shù)可得到相應的結(jié)論.圖5分別是KI對CdS-NH2納米粒子、CdS-NH2-DNA體系的熒光猝滅情況.根據(jù)Stern-Volmer方程可計算熒光猝滅常數(shù)[32]:

勞動最光榮，勞動最崇高，勞動最偉大，勞動最美麗。逐夢新征程，唱響新時代的奮斗者之歌，工會組織要為勞動模范、大國工匠發(fā)揮作用搭建平臺、提供舞臺，為勞模工匠傳承技能、傳承精神創(chuàng)造條件，培養(yǎng)造就更多勞動模范、大國工匠。要大力弘揚勞模精神、勞動精神、工匠精神，讓誠實勞動、勤勉工作蔚然成風，引導廣大職工以勞動和創(chuàng)造托起中國夢。

圖5 KI對0.1 mmol·L-1 CdS-NH2納米粒子、CdS-NH2 (0.1 mmol·L-1)-DNA(5 ng·μL-1)體系的猝滅常數(shù)線性圖.KI的濃度為0.8,1.6,2.4,3.2,4.0 mmol·L-1.

F0/F= 1 +KSV[Q],

(2)

其中F0為KI不存在時的熒光強度,F為加入KI后的熒光強度,KSV為猝滅常數(shù),[Q]為猝滅劑濃度.根據(jù)公式(2),由F0/F對[Q]作工作曲線,得到CdS-NH2納米粒子、CdS-NH2-DNA體系的熒光猝滅常數(shù)分別為3.9×105L·mol-1和9.4×105L·mol-1.這說明CdS-NH2納米粒子與DNA結(jié)合后,KI對其的熒光猝滅程度不但沒有減弱,反而增強.結(jié)果證明CdS-NH2納米粒子與DNA之間為溝槽結(jié)合.

為深入探究CdS-NH2納米粒子與DNA之間的結(jié)合方式,本文研究了單鏈DNA(ssDNA)和雙鏈DNA(dsDNA)對CdS-NH2納米粒子的熒光猝滅效果,如圖6所示.試驗中將dsDNA在沸水中加熱10 min之后迅速置于冷水中,即可得到ssDNA.若是靜電結(jié)合,ssDNA和dsDNA對CdS-NH2納米粒子具有相同的猝滅效果;若是嵌插結(jié)合(小分子嵌插入dsDNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)中),由于ssDNA沒有雙螺旋結(jié)構(gòu),無法實現(xiàn)嵌插結(jié)合,ssDNA對CdS-NH2納米粒子的猝滅效果將很微弱；若是溝槽結(jié)合(小分子通過疏水作用力結(jié)合到DNA分子的溝槽當中),由于ssDNA的堿基對大量的暴露出來,將增強小分子與DNA堿基對之間的作用力,ssDNA對CdS-NH2納米粒子的猝滅效果將增強[33-34].從圖6可以看出,與dsDNA相比,ssDNA對CdS-NH2納米粒子的猝滅作用明顯更強.這證明了CdS-NH2納米粒子與DNA的結(jié)合方式是溝槽結(jié)合.

圖6 dsDNA和ssDNA對0.1 mmol·L-1 CdS-NH2納米粒子的Stern-Volmer熒光猝滅圖

圓二色譜技術(shù)能夠反映小分子與DNA發(fā)生結(jié)合作用后DNA結(jié)構(gòu)的變化情況.B構(gòu)型DNA在遠紫外區(qū)(220～320 nm)能夠表現(xiàn)出特定的圓二色譜圖形[35],結(jié)合作用導致的DNA結(jié)構(gòu)的變化能夠直接表現(xiàn)為圓二色譜峰形的變化.從圖7可以看出,λ-DNA在約276 nm處有一正峰(由于堿基堆積),約246 nm處有一負峰(由于不對稱的核苷酸的螺旋結(jié)構(gòu)),這說明λ-DNA是典型的B構(gòu)型DNA[35].小分子與DNA溝槽結(jié)合對DNA的堿基堆積和螺旋結(jié)構(gòu)影響很小或者沒有影響,不影響其構(gòu)型[36].而發(fā)生嵌插作用時可削弱DNA堿基之間的π-π堆積作用使雙螺旋結(jié)構(gòu)變得松散,因而CD譜中的正負峰有明顯的變化.CdS-NH2納米粒子在遠紫外區(qū)沒有圓二色譜特征峰.由圖7可知,λ-DNA與CdS結(jié)合后,λ-DNA在276 nm和246 nm處的峰形幾乎沒有發(fā)生變化,這證明CdS-NH2對λ-DNA的構(gòu)型沒有產(chǎn)生影響,與溝槽結(jié)合的作用方式相符合.

圖7 λ-DNA(20 ng·μL-1),CdS-NH2(0.2 mmol·L-1)-λ-DNA(20 ng·μL-1)圓二色光譜圖

AFM是用于表征DNA與小分子之間相互作用形貌結(jié)構(gòu)的常用儀器[37-38],它能夠清晰準確直觀地反映樣品表面的形貌,掃描尺度精細,像素清晰.圖8為DNA與CdS-NH2納米粒子結(jié)合后的形貌特征.其中(A)、(B)為λ-DNA與不同粒徑的CdS-NH2納米粒子結(jié)合的形貌圖，(C)為pBR322DNA與小粒徑CdS-NH2納米粒子結(jié)合的形貌圖.圖8(A)中顯示與DNA結(jié)合的CdS-NH2粒徑主要集中在(0.98±0.02) nm左右,結(jié)合數(shù)量較多;圖8(B)中顯示與DNA結(jié)合的CdS-NH2粒徑主要集中在(2.82±0.15) nm左右,結(jié)合數(shù)量較少.對比圖8(A)、圖8(B),表明并非所有粒徑大小的CdS-NH2納米粒子都能羅好地與DNA結(jié)合,粒徑尺寸較大的CdS-NH2納米粒子與DNA的結(jié)合數(shù)量較少.結(jié)果表明DNA在不同直徑大小的CdS-NH2納米粒子中能夠選擇其中一種粒徑CdS-NH2納米粒子結(jié)合,存在氫鍵作用并沒有改變這一特點.

(A)CdS-NH2(1.76 nm)-λ-DNA(1.0 ng·μL-1)形貌圖;(B)CdS-NH2(4.13 nm)-λ-DNA(1.0 ng·μL-1)形貌圖.插圖為結(jié)合到λ-DNA上的CdS-NH2粒徑分布柱狀圖;(C) CdS-NH2(1.76 nm)-pBR322DNA(1.0 ng·μL-1)形貌圖,插圖為pBR322DNA長度柱狀統(tǒng)計圖.

小分子與DNA若是嵌插結(jié)合,則會導致DNA分子鏈增長,而溝槽結(jié)合則不會影響DNA分子的長度.圖8(C)中插圖為pBR322DNA長度柱狀統(tǒng)計圖,由圖可知，與CdS-NH2納米粒子結(jié)合后pBR322DNA長度約為1.28 μm,與未結(jié)合的DNA長度一致，該結(jié)果證明它們之間為溝槽結(jié)合.采用統(tǒng)計分析的方法,選取粒徑約為1 nm的CdS-NH2納米粒子來統(tǒng)計分析CdS-NH2納米粒子與DNA的結(jié)合數(shù)量.圖(A)中λ-DNA鏈上平均每微米約有3個CdS-NH2納米粒子；圖(C)中pBR22DNA分子上平均每微米約有4.5個CdS-NH2納米粒子.對比發(fā)現(xiàn)CdS-NH2納米粒子與環(huán)狀的pBR322DNA結(jié)合數(shù)量較線性的λ-DNA結(jié)合數(shù)量更大.有文獻報道，由于環(huán)狀質(zhì)粒DNA比線性DNA分子具有更大的曲率和更小的剛性,接觸作用面積更大，與其它分子結(jié)合消耗的能量更小，因此能更好地結(jié)合[39].同時發(fā)現(xiàn)，較小粒徑的CdS-NH2納米粒子也更容易與環(huán)狀pBR322DNA發(fā)生溝槽結(jié)合作用

另外,CdS-NH2納米粒子與DNA結(jié)合數(shù)量較大,這與—NH2與DNA分子磷酸骨架之間存在氫鍵促進了結(jié)合作用的推斷相符合.

2.3 CdS-NH2納米粒子對EcoRI與DNA酶切作用的影響

EcoRI是一種常用的限制性核酸內(nèi)切酶,通過識別DNA鏈上的特定堿基序列位點(GAATTC)對DNA進行酶切作用[40-41].在37 ℃條件下恒溫1 h(1×H緩沖液)1 U EcoRI能夠剪切1 μgλ-DNA、0.4 μg pBR322DNA.CdS-NH2納米粒子與DNA通過靜電結(jié)合后,是否會影響蛋白質(zhì)(EcoRI)對DNA的剪切作用,從而對EcoRI剪切DNA這一生物活性是否有影響,通過瓊脂糖凝膠電泳測試結(jié)果,分析不同條帶的DNA分子片段(如不同大小DNA分子片段,環(huán)狀或線性等不同形狀)便可得出結(jié)論.

圖9(B)為CdS-NH2納米粒子與DNA相互作用凝膠電泳圖.作為圖9(A)的對照,圖9(B)中λ-DNA、pBR322DNA與CdS-NH2納米粒子結(jié)合孵育1.5 h后DNA的電泳條帶位置均沒有變化,這表明CdS-NH2納米粒子對DNA沒有剪切作用.

如圖9(A)所示,泳道1為λ-DNA,泳道2、3分別為恒溫37 ℃ 1.0 h、1.5 h后EcoRI對CdS-NH2-λ-DNA酶切反應.泳道3中出現(xiàn)了5條不同位置的條帶,這說明泳道3中的λ-DNA被EcoRI剪切成了5條不同分子大小的片段,而泳道2中的λ-DNA沒有被剪切.這證明CdS-NH2納米粒子與λ-DNA結(jié)合后對EcoRI的剪切作用產(chǎn)生了一定的影響,阻礙了酶切反應的進行,使在1.0 h內(nèi)EcoRI對λ-DNA沒有發(fā)生酶切作用.但隨著時間的增加(至1.5 h)EcoRI仍然能夠識別λ-DNA上的酶切位點并進行酶切作用.由泳道5、6可以看出，在恒溫孵育1.0 h時酶切反應沒有發(fā)生,直到恒溫孵育1.5 h發(fā)生了酶切反應,即環(huán)狀pBR322DNA被EcoRI剪切開環(huán),CdS-NH2納米粒子與pBR322DNA結(jié)合后對EcoRI的生物活性的影響效果比較顯著.這可能是由于CdS-NH2與DNA除了靜電結(jié)合外還存在氫鍵作用,使得pBR322DNA上結(jié)合了更多數(shù)量的CdS-NH2納米粒子,一定程度上阻礙了EcoRI在pBR322DNA上結(jié)合位點的識別,從而影響了剪切作用.這一現(xiàn)象表明納米粒子與DNA分子的這種非特異性結(jié)合能夠阻礙EcoRI對其在DNA鏈上的結(jié)合位點的特異性識別,而DNA上的這種非特異性結(jié)合的納米粒子數(shù)量越多,對EcoRI酶活性的影響越顯著,并且對堿基對較少的質(zhì)粒DNA的酶切作用影響更加明顯.

泳道1～6分別為：λ-DNA、EcoRI與λ-DNA-CdS-NH2恒溫孵育1.0 h,EcoRI與λ-DNA-CdS-NH2恒溫孵育1.5 h、pBR322DNA,EcoRI與pBR322DNA-CdS-NH2恒溫孵育1.0 h,EcoRI與pBR322DNA-CdS-NH2恒溫孵育1.5 h.(B)CdS-NH2納米粒子與DNA相互作用凝膠電泳圖.泳道1～5分別是λ-DNA、λ-DNA-CdS-NH2恒溫孵育1.5 h,CdS-NH2、pBR322DNA、pBR322DNA-CdS-NH2恒溫孵育1.5 h.

3 結(jié)論

本文使用紫外光譜、熒光光譜、圓二色譜、透射電鏡、原子力顯微鏡、瓊脂糖凝膠電泳等技術(shù)手段,研究了CdS-NH2納米粒子與2種DNA(線性λ-DNA和環(huán)狀pBR322DNA)之間的相互作用.結(jié)果表明DNA與CdS-NH2納米粒子之間為溝槽結(jié)合和氫鍵作用；DNA的曲率和納米粒子的粒徑都是影響結(jié)合作用的因素(曲率較大的環(huán)狀DNA比線性DNA能更好的與納米粒子結(jié)合,粒徑為1 nm左右的CdS-NH2納米粒子更容易結(jié)合到DNA上)；同時發(fā)現(xiàn)CdS-NH2納米粒子能影響EcoRI對DNA的酶切作用,從而延遲EcoRI對DNA的酶切反應.本文為研究納米粒子與DNA相互作用的動力學提供參考.

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(責任編輯：劉顯亮)

TheStudyontheInteractionsbetweenDNAandCdS-NH2Nanoparticles

SHEN Yuan,YE Shu-hong,WANG Li,CHEN Shou-hui*
(College of Chemistry and Chemical Engineering,Jiangxi Normal University,Nanchang Jiangxi 330022,China)

In this work,the interaction between DNA and CdS-NH2-EcoRI composites was investigated by infrared spectroscopy,UV-vis spectroscopy,fluorescence spectroscopy,CD spectroscopy,atomic force microscope,agarose gel electrophoresis,etc.It was shown that the restriction enzyme reaction of EcoRI would be retarded after CdS-NH2nanoparticles combined with pBR322DNA.Both the curvature of DNA and the particle size of nanoparticles are the crucial factors influencing the groove binding.Circular-like DNA with larger curvature is more easily combined with nanoparticles than linear DNA.And CdS-NH2nanoparticles with smaller size were more easily combined with DNA.The interaction mechanism of DNA and CdS-NH2nanoparticles was also studied in this work.

CdS-NH2;EcoRI;DNA;CdS-NH2-EcoRI composites;fluorescence spectroscopy;CD spectroscopy;atomic force microscope;agarose gel electrophoresis

2014-06-20

國家自然科學基金(2105005)，江西省教育廳科技課題(GJJ10389)和江西師范大學青年成長基金(5487)資助項目.

陳受惠(1978-)，男，江西南昌人，講師，主要從事光譜分析研究.

1000-5862(2014)06-0624-08

Q 523;TB 383.1

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