纳米限域的环状与线状 DNA——平衡构象与去折叠动力学

对限域在纳米流体通道中的环状 DNA 的研究，无论从基础聚合物物理视角还是由于环状 DNA 分子在体内的重要性来看都颇具意义。本文中，我们观测到随着光诱导双链断裂的发生，DNA 从环状构型去折叠为线状构型，刻画了其动力学，并比较了线状与环状构型的平衡构象统计。这很重要，因为它使我们能确定现有统计理论在多大程度上描述了限域环状 DNA 的伸展。我们发现限域线状与环状 DNA 构型的伸展之比随缓冲液浓度降低而增大。实验结果落在较弱限域下扩展 de Gennes 区与较强限域下 Odijk 区的理论预测之间。我们表明，通过测量 DNA 的发射强度，可直接区分环状与线状 DNA 分子。最后，我们确定了去折叠速率，并展示该速率对限域更强的 DNA 更大，可能反映了环状与线状构型之间相应的更大熵差。