تصویر سازی با مقیاس مولکولی و اندازه‌گیری چگالی بار سطحی Z – DNA در محلول آبی

دی ان ای در کونفورماسیون چپگرد (Z – conformation) ‏برای اولین بار توسط A. . Rich کشف شد ، که ساختار بلوری یک DNA اولیگومر d(GC)3 با با روش پراش اشعه ایکس آشکار کرد. بعدا مشخص شد که مولکول‌های DNA، ترکیبات خود را از فرم معمولی راستگرد (B – DNA) به فرم چپگرد (Z – DNA) تحت شرایط خاص تغییر می‌دهند (گذار B – Z). علاوه بر این، ساختارهای اتصال رابط بین Z- DNAs، اتصال B – Z با یک تفکیک اتمی تعیین شد. اخیرا مشخص شد که برخی از پروتیین‌ها دارای دامنه اتصال Z – DNA هستند، اما عملکردهای بیولوژیکی Z – DNA هنوز بخوبی شناخته‌نشده اند. بنابراین بررسی Z-DNA تحت شرایط فیزیولوژیکی بسیار ضروری است. در این مطالعه، ما تصویر برداری فضایی – حقیقی مولکول‌های DNA را به وسیله میکروسکوپ نیروی اتمی با فرکانس مدولاسیون (FM-AFM)‏نشان دادیم که در سال‌های اخیر پیشرفت بزرگی در یک محلول آبی داشته‌است. شیارهای بزرگ و کوچک هر دو ترکیب DNA به وضوح قابل‌مشاهده بودند. علاوه بر این، چگالی بار سطحی با استفاده از روش نگاشت نیروی ۳ بعدی (۳D) اندازه‌گیری شد. ما دریافتیم که ناحیه Z نسبت به منطقه B شکل کم‌تر منفی است.

The DNA in the left-handed conformation (Z-conformation) was first discovered by A. Rich, who revealed the crystalline structure of a DNA oligomer d(GC)3 by X-ray diffraction method. Later it was also found that DNA molecules change their conformations from typical right-handed form (B-DNA) to the left-handed form (Z-DNA) under specific conditions (B–Z transition). Furthermore, the detailed structures of the interface between B- and Z-DNAs, B-Z junction, was also determined with an atomic resolution. Recently it was found that some proteins have the Z-DNA binding domains, but the biological functions of Z-DNA are not well understood yet. Therefore the investigation of Z-DNA under physiological conditions is highly essential. In this study, we demonstrated the high-resolution real-space imaging of DNA molecules having the Z- and B-form conformations by frequency-modulation atomic force microscopy (FM-AFM), that has made a great progress in recent years, in an aqueous solution. The major