DMSO对DNA构象与力学特性的渐进式影响：单分子技术揭示溶剂效应的分子机制

为阐明二甲基亚砜（DMSO）在DNA相关实验中的潜在影响，研究人员通过磁镊（magnetic tweezers）力-拉伸测量、扭转实验及原子力显微镜（AFM）成像，发现≤20% DMSO浓度下DNA弯曲持久长度线性降低（0.43±0.02）%/%-DMSO，螺旋扭转基本稳定，更高浓度则引发轻微解旋。该研究为生物物理/生化实验中DMSO的使用提供了关键基准。

　　

在生命科学实验中，二甲基亚砜（DMSO）因其优异的溶剂性能被广泛应用于药物递送、荧光染料溶解和DNA处理反应中。然而，尽管已知DMSO会降低DNA熔解温度（melting temperature），其在亚熔解温度下对DNA构象和力学特性的影响仍不明确。这一知识空白可能影响众多依赖DMSO的生化检测结果准确性，例如荧光标记效率或酶切反应动力学。

为系统解析这一问题，研究人员采用多尺度实验与计算模拟相结合的策略。通过磁镊技术（magnetic tweezers）测量DNA在0-60% DMSO环境中的力-拉伸曲线，发现20%浓度范围内DNA的弯曲持久长度（bending persistence length）呈线性下降，降幅达(0.43±0.02)%每百分比DMSO。同步进行的扭转实验表明，DMSO显著降低DNA熔解所需扭矩（melting torque），但≤20%浓度时双螺旋的扭转角（helical twist）保持稳定，更高浓度（如50%）才会引发轻微解旋。原子力显微镜（AFM）成像进一步显示，DMSO使DNA末端距平方均值（mean squared end-to-end distance）以1.2%/%-DMSO的速率系统性减小，证实其诱导DNA构象适度压缩。

为解释这些现象，研究者建立粗粒化蒙特卡洛（Monte Carlo）模型，将DNA模拟为含可变柔性片段的半柔性聚合物。该模型成功量化局部柔性缺陷（对应DMSO诱导的局部熔解或结构扰动）对整体力学行为的影响，与实验数据趋势一致。

研究结论指出，≤20% DMSO对DNA结构的影响相对有限，但超过此阈值可能显著改变其力学响应。这一发现为优化含DMSO的实验体系（如单分子操作、核酸杂交等）提供定量参考，尤其提示高浓度DMSO可能通过降低持久长度和促进解旋干扰DNA-蛋白质相互作用。论文发表于《Biophysical Journal》，其建立的"局部缺陷-整体力学"关联模型为理解溶剂-生物大分子互作开辟新思路。

（注：全文基于假设文档为完整论文摘要，实际解读需以完整论文为准。作者单位信息未在提供文本中体现。）