二甲基亚砜(DMSO)对DNA构象与力学特性的调控机制研究

【编辑推荐】来自国际团队的研究人员通过单分子磁镊(MT)和原子力显微镜(AFM)技术，系统探究了0-60%浓度DMSO对DNA构象与力学特性的影响。研究发现≤20% DMSO时DNA弯曲持久长度线性降低(0.43±0.02)%/%，螺旋扭转基本稳定；更高浓度则引起轻微解旋。该研究为理解生物物理/生化实验中DMSO的干扰效应提供了重要基准。

　　

二甲基亚砜(DMSO)作为一种极性非质子溶剂，在药物递送、荧光染料溶解和DNA处理酶反应等领域广泛应用，导致许多实验体系含有≤10%的DMSO。虽然已知DMSO会降低DNA熔解温度(T_m)，但其在亚熔解温度下对DNA构象和力学特性的影响尚不明确。

研究团队采用互补性单分子技术进行探究：磁镊力-拉伸测量显示，在20%体积分数内，DNA弯曲持久长度呈线性下降，每增加1%DMSO浓度降低(0.43±0.02)%；扭转测量表明DMSO会降低熔解扭矩，≤20%浓度时螺旋扭转角基本不变，更高浓度则引发轻微解旋。原子力显微镜成像发现DMSO引起DNA构象适度压缩，末端距平方均值随浓度增加以1.2%/％的速率递减。

为解释这些现象，研究者建立了粗粒度蒙特卡洛模型，将DNA模拟为具有可变柔性片段密度的半柔性聚合物，这些片段代表DMSO诱导的局部缺陷或熔解。该模型成功量化了局部柔性区域对DNA的影响，其趋势与磁镊和AFM实验结果吻合。

值得注意的是，≤50% DMSO对DNA结构和力学的影响呈现渐进性特征，其中≤20%浓度时变化相对微小。这项研究为准确评估各类生物物理/生化实验中DMSO的干扰效应建立了重要参考基准。