阳离子积聚驱动DNA在水相两相系统中的优先分区
软凝聚态物质
2026-01-28 v2
摘要
聚乙二醇(PEG)和半乳糖(Dex)的混合物代表了广泛应用的水相两相系统(ATPS)，其应用范围从纯化 various 生物分子(如核酸)到原胞合成。其关键特征在于生物分子在富含Dex的滴液中进行选择性积聚，但这种分区的物理本质仍不清晰。长期以来，熵相互作用被认为是主要驱动力；然而，我们通过系统性实验发现DNA长度不同可知，仅靠熵无法完全解释观察到的行为。我们识别出额外且此前被低估的电静力学贡献：Dex携带略多的负电荷，这驱动了阳离子在Dex富相中的优先积聚。这些反离子促进了DNA在Dex富滴液内的选择性分区。这种机制解释了DNA在Dex富滴液中摄取量随聚合物长度和盐浓度变化的依赖性。我们的发现表明，Donnan型离子分区在Dex富相中长链核酸的局定化中发挥关键作用，为这一长期存在的现象提供了统一解释。它们为设计基于ATPS的系统提供了基础，帮助阐明细胞内相分离过程中生物分子分区的物理化学原理。
引用
@article{arxiv.2509.24641,
title = {Cation accumulation drives the preferential partitioning of DNA in an aqueous two-phase system},
author = {Hiroki Sakuta and Yuki Akamine and Akari Kamo and Hao Gong and Norikazu Ichihashi and Arash Nikoubashman and Miho Yanagisawa},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.24641},
year = {2026}
}
备注
Main manuscript: 16 pages, 3 figures; SI: 14 pages, 9 figures