Konformationen und Kryokraftspektroskopie von auf Gold gesprühter Einzel­strang-DNA

Kryo-Elektronenmikroskopie kann die Struktur biologischer Materie in verglasten Flüssigkeiten bestimmen. Die Struktur allein reicht jedoch nicht aus, um die Funktion von nativen und konstruierten Biomolekülen zu verstehen. Bislang wurden ihre mechanischen Eigenschaften hauptsächlich bei Raumtemperatur mit Dutzenden Pico-Newton-Kräften mit einer durch thermische Schwankungen begrenzten Auflösung untersucht. Hier kombinieren wir Kraftspektroskopie und Computersimulationen unter kryogenen Bedingungen, um die Adhäsion und die intramolekularen Eigenschaften von durch Aufbringen von Einzelstrang-DNA-Oligomeren auf Au(111) zu bestimmen. Bilder im Sub-Nanometer-Bereich zeigen durch Simulationen bestätigte Faltungskonformationen. Das Anheben zeigt eine Abnahme der gemessenen Steifheit mit scharfen Einbrüchen alle 0.2-0.3 nm, die mit dem sequenziellen Ablösen und Ablösen einzelner Nukleotide verbunden sind. Im Nano-Newton-Bereich wird eine Steifigkeit von 30-35 Nm^-1 pro gestreckter Wiederholungseinheit abgeleitet. Diese kombinierte Studie schlägt vor, wie die Kryokraftspektroskopie von adsorbierten heterogenen (Bio)-Polymeren besser kontrolliert werden kann und möglicherweise die Erkennung einzelner Basen in nur wenige Nanometer langen DNA-Strängen ermöglicht wird.

Publikation

Rémy Pawlak, J. G. Vilhena, Antoine Hinaut, Tobias Meier, Thilo Glatzel, Alexis Baratoff, Enrico Gnecco, Rubén Pérez, Ernst Meyer: "Conformations and cryo-force spectroscopy of spray-deposited single-strand DNA on gold", Nature Communications 10 (2019) 685, DOI: 10.1038/s41467-019-08531-4Externer Link