DNA分子及其双链断裂碎片的AFM观测

生物大分子DNA是生命信息的载体,是辐射生物学效应最重要的靶分子。为了进一步研究辐射致DNA损伤的机理,首先需要掌握观测DNA分子及其双链断裂(Double Strand Breaks,DSB)碎片的技术。在大气状态下,使用先进的原子力显微镜(AFM)技术获得了3种经过提纯的DNA分子的直观图像;在水溶液中,利用~(241)Am-α源辐照装置对其中一种DNA分子进行了低剂量照射,利用AFM     

^7Li和^12C离子致DNA损伤的研究

脱氧核糖核酸(DNA)是生物体中一类重要的大分子。它是遗传信息的载体，也是辐射生物学效应的最重要的靶分子。电离辐射可引起DNA多种类型的损伤，其中双链断裂(DSB)是辐射所致生物效应中最重要的原初损伤。此实验旨在用原子力显微镜(AFM)研究重离子辐射诱发的DNA双链断裂。     

基于AFM成像的DNA长度的计算机统计处理

利用计算机图像处理技术 ,对自然沉积DNA和拉直DNA分子AFM图像的长度进行了自动统计测量 ,并与DNA分子的理论长度进行了比较。该方法在DNA分子的AFM图像的基础上 ,将DNA分子拟合成曲线 ,用插值法求得DNA分子长度 ,整个过程实现了自动化。结果表明 ,该方法测得自然沉积的某DNA分子长度为 (180 .4± 16.4 )nm ,与理论长度 185 .0nm相当符合。该方法与拉直法和直接法求DNA分子长度相比是一次改进 ,也为其它基于AFM图像的线状物体求长度提供了一种新的测量方法。对另一组拉直DNA测量的结果表明 :拉直后DNA分子长度为 (34 3.6± 2 0 .7)nm ,与理论长度 30 7.0nm相比明显变长 ,这表明对自然沉积DNA进行长度测量的必要性 ,保证了DNA分子的长度不受拉直后有所伸长的影响。     

36 ^7Li离子辐射中直接和间接作用致pUC19 DNA损伤研究

电离辐射的直接和间接作用（自由基）可引起DNA分子的碱基损伤、链断裂（包括单链和双链断裂）和交联等多种损伤。其中，双链断裂（DSB）是辐射引起的各种生物效应中最重要的原初损伤。在液态环境下，辐射诱导产生的自由基可能是单链和双链断裂发生的主要原因。因此，建立适当的体外模式系统来研究自由基诱导单链和双链断裂的反应动力学是十分必要的。本实验利用原子力显微镜（AFM）开展了重离子辐射中直接和间接作用致DNA链断裂的反应动力学研究。     

~7Li离子辐射中直接和间接作用致pUC19 DNA损伤研究

电离辐射的直接和间接作用(自由基)可引起DNA分子的碱基损伤、链断裂(包括单链和双链断裂)和交联等多种损伤。其中,双链断裂(DSB)是辐射引起的各种生物效应中最重要的原初损伤。在液态环境下,辐射诱导产生的自由基可能是单链和双链断裂发生的主要原因。因此,建立适当的体外模式     

离子致DNA损伤的实验研究

脱氧核糖核酸(DNA)是辐射生物学效应最重要的靶分子,研究其电离辐射损伤具有重要意义。DNA双链断裂被认为是最重要的原初损伤。此实验用原子力显微镜研究重离子致DNA双链断裂。 首先设计了~(241)Am放射源辐照装置,用它产生的能量为5.48 MeV的α粒子(在水中的LET约为90 keV/μm),对大肠杆菌的超螺旋状ρ GEM-T质粒DNA进行了辐照。辐照剂量为1、4、8和12 Gy。     

电离辐射致DNA双链断裂研究方法及统计模型

DNA既是生命物质中信息的载体,也是辐射生物效应最主要的靶分子.电离辐射通过射线的直接作用和间接作用引起DNA分子的多类型损伤,其中DNA双链断裂(Double-strand breaks,DSB)是辐射引起的各种生物效应中最重要的原初损伤之一,成为辐射生物学研究的重点.目前DSB研究的主要方法包括拉曼光谱技术、原子力显微镜、单细胞凝胶电泳、脉冲场凝胶电泳、γH2AX分析技术、早熟染色体凝集等,研究DSB的统计模型包括随机断裂模型、Moment法、Tsallis熵模型、平均分子量法,在此均得到总结,最后探讨了DSB辐照热点的研究前景.     

小鼠乳癌细胞辐射敏感突变株SX-9DNA双链断裂及其重接修复研究

本研究采用一种新的细胞DNA双链断裂检测方法——脉冲电场电泳法,检测了两株来源相同而辐射敏感性不同的细胞SR-1和SX-9的X线照射所致DNA双链断裂的产生和修复。结果表明两株细胞的DNA双链断裂产生没有差别,而辐射敏感细胞SX-9的DNA双链断裂重接修复能力明显低于SR-1细胞,本文对此结果与细胞辐射敏感性的关系进行了讨论。     

应用单细胞微凝胶电泳技术检测成纤维细胞的放射敏感性

应用单细胞微凝胶电泳（SCGE）技术以及噻唑蓝（MTT）比色法检测辐射诱发的成纤维细胞系AT5BIVA和GM637的初始DNA双链断裂数及断裂拍的修复与细胞放射敏感性之间的关系。结果表明,AT5BIVA细胞系的放射敏感性显著高于GM637。两种细胞系的初始DNA双链断裂数均随剂量的增加而增加,呈显著的剂量效应关系,在给定的剂量点,辐射诱发的AT5BIVA细胞系的初始DNA双链断裂数显著高于GM637。AT5BIVA纱对辐射诱发的DNA双链断裂的修复能力小于GM637。结果提示,辐射诱发的初始DNA双链断裂数及断裂后的修复与细胞的放射敏感性均有一定的相关性,作为细胞放射敏感性预测指标具有很大的应用潜势。     

14MeV单能中子致DNA链断裂及相应防护研究

利用中国原子能科学研究院600kV高压倍加器产生的14MeV的单能中子,以不同剂量对不含和含有甘露醇或香兰素衍生物VND3207的质粒DNA进行了照射,使用凝胶电泳技术观测了DNA分子的链断裂。结果表明,中子可诱发DNA分子发生单链和双链断裂,随剂量的升高,链断裂产额逐渐增加,具有明显的剂量响应。在含有甘露醇和VND3207的研究体系中,也存在一定的剂量响应,但相比不含两者的体系而言,剂量响应不明显,且在相同剂量下DNA分子的链断裂产额极低。此结果反映出研究中所选用浓度的甘露醇与VND3207可有效降低中子辐射所诱发的DNA单链和双链断裂的产生,对DNA分子起到极好的保护作用,具有一定的中子辐射防护能力。     

高LET的7Li离子致DNA损伤的直接和间接作用研究

在HI-13串列加速器加速的具有高LET值的7Li离子辐照不同浓度的pUC19质粒DNA水溶液、加自由基清除剂(甘露醇)的DNA水溶液以及干状DNA样品,利用高分辨的原子力显微镜技术,研究7Li致DNA损伤的直接作用和间接作用.结果显示,在相同剂量下,7Li离子比低LET辐射能诱发更多的双链断裂,形成更多的集团损伤,使DSB的分布更局部和更密集.对于水溶液DNA,7Li离子的水辐解产生的自由基的间接作用在DNA分子链断裂的产生方面发挥着重要作用,而且自由基清除剂甘露醇能有效地保护DNA分子.     

加速12C6+离子照射诱发人肝癌细胞SMMC-7721的DNA双链断裂

重离子为高传能线密度(LET)辐射,在引起肿瘤细胞失活上有更大的相对生物学效应。DNA的双链断裂在细胞辐射损伤中是极其重要的,其最终导致细胞的失活。本实验研究检测细胞DNA的双链断裂(DSB),以探讨细胞失活的机理。用脉冲场凝胶电泳方法结合溴乙锭染色的荧光扫描技术,定量测定^12C^6 锈导人肝癌细胞SMMC-7721 DNA的DSB剂量效应关系。结果发现,DNA片段释放百分比随吸收剂量的增加而增加。     

用微孔滤膜法检测γ射线引起的哺乳动物细胞DNA双链断裂及其重接

本文改进了Bradley和Kohn测定DNA双链断裂的微孔滤膜法,并用于检测γ射线引起的中国仓鼠卵巢细胞和小鼠骨髓细胞DNA的双链断裂,得到较好的剂量曲线,证明此法重复性好,灵敏度远较中性蔗糖密度梯度离心法高。同时也证明在上述细胞中辐射所致的DNA双链断裂是能够重接的。为DNA双链断裂能够重接的论点提供了又一个实验证据。     

γ射线诱导DNA损伤中DNA浓度的影响

作为生物体中的一类基本生物大分子，DNA是离子辐射引致生物效应的关钆靶分子。双链断裂（DSB）是辐射所致生物效应中最重要的原初损伤，非重接性的DSB则被认为是细胞杀伤效应的最重要的损伤。在辐射损伤过程中，射线品质、剂量以及生物体的辐射敏感性等对生物体的损伤程度都有重要影响，已有很多涉及这些方面的报道。DNA浓度可能也是影响辐射致DNA损伤程度的重要因素。     

基于DNA折纸的单个链霉亲和素分子的原子力显微术高分辨成像

链霉亲和素(Streptavidin,STV)和生物素(Biotin)之间的非共价相互作用很强,已被运用到包括分子生物学、免疫学以及生物技术领域。STV与Biotin间优异的结合能力与其结构密切相关,晶体解析结果证明STV是一个四聚体蛋白。原子力显微镜技术(Atomic Force Microscopy,AFM)可以在液体环境下获得生物单分子的形貌信息,对结构和功能的研究具有非常重要的作用。然而,由于STV分子小而柔软,获得高分辨的AFM图像极其困难。本研究利用DNA折纸可寻址的特点,将Biotin定位修饰在折纸上,选择性地将STV固定在折纸设定的位置上,实现了对单个STV分子的高分辨成像,观察到了单个STV呈"沙漏形"结构,与其晶体结构符合性较好。同时,我们注意到STV形貌易受成像力的影响,可能与STV分子的柔性相关。这种基于DNA折纸的高分辨成像方法,简单、方便,为研究生物分子形貌和功能提供了新思路。     

γ射线诱导DNA双链断裂的研究

DNA是生物体中一类最基本的大分子,是遗传信息的载体,也是电离辐射引致细胞杀伤或转化的主要靶分子。电离辐射可引起多种类型的损伤,如碱基变化、糖基损伤、单链和双链断裂(DSB)以及DNA和蛋白质的交联等。其中DSB是辐射所致生物效应中最重要的原初损伤,非重接性的DSB则被认为是     

低能光子致DNA链断裂的蒙特卡罗模拟研究

为研究不同类型和能量的粒子照射细胞核DNA时导致的DNA损伤等辐射生物效应,建立了DNA、染色质原子模型,并开发了纳剂量蒙特卡罗程序NASIC。该程序可模拟包括光子、电子、质子在内的多种粒子在生物介质中的作用过程,既包括物理和化学径迹结构,也包括后续的生物响应过程。使用NASIC程序模拟了~(137)Cs源、Al的K层特征X射线(Al_K)源照射哺乳动物细胞后造成的单链断裂和双链断裂产额。研究结果表明,本文使用的DNA原子模型更加接近真实结构,DNA双链断链产额计算结果与实验值吻合较好。     

电离辐射引起的DNA链断裂损伤及其修复

DNA链断裂是电离辐射的主要生物学效应之一,单链断裂由一次击中造成,所以与辐射剂量成线性关系,双链断裂可以一次击中造成,也可由两个位置相关的单链断裂迭加而成,所以与辐射剂量成线性——平方关系。已有各种理化方法能测定活细胞内的单链断裂和双链断裂数。细胞具有修复DNA链断裂的能力,但其机制远不如切除修复机制那么清楚。未修复的链断裂是致死的,被修复的单链断裂完全恢复DNA的正常结构与功能,被修复的双链断裂的生物学效应如何还不清楚。剂量率对辐射的生物学效应有重要影响。     

枯草芽孢杆菌耐辐射菌株对紫外线的耐受性及其机理初探

为探讨枯草芽孢杆菌对紫外线的耐受性，以枯草芽孢杆菌耐辐射菌株及其来源菌株枯草芽孢杆菌黑色变种为研究材料，以不同剂量紫外线辐照处理。采用平板计数法比较两种菌株的存活率，通过脉冲场凝胶电泳分析两种菌的DNA双链断裂（Double strand breaks，DSBs）o发现，对数期耐辐射菌株对紫外线的耐受性明显大于原菌株，耐辐射菌株DSBs水平小于对应的原菌样品。耐辐射菌株对紫外线的耐受性较强，其DNA双链断裂程度与辐照剂量及辐照样品密切相关。     

基于原子力显微术的DNA折纸弹性模量的研究

原子力显微术(Atomic force microscopy,AFM)的力学成像模式可在高分辨成像的同时,定量测量材料的力学性质。然而,对尺度小、质地薄而软的生物分子的弹性模量的测量仍然是一个挑战。本文以脱氧核糖核酸(Deoxyribonucleic acid,DNA)折纸为检测样品,将峰值力定量纳米力学模式(Peak Force Quantitative Nanomechanical Mapping,PF-QNM)作为测量手段研究了DNA分子的力学性质,探索不同作用力对DNA折纸弹性模量的影响。结果表明,当峰值力控制在80-100 p N时,峰值力成像稳定,获得的杨氏模量维持在约10 MPa。与传统力曲线阵列模式(Force volume mapping,FV)相比较,在小力区(100 p N),两种方法符合性较好。这种峰值力定量纳米力学模式为DNA分子定量力学性质研究提供了一种简便而有效的研究方法。