DNA凝聚过程中离子浓度效应及温度效应研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11204045
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    30.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2013.软凝聚态与生物物理
  • 结题年份:
    2015
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2015-12-31

项目摘要

More and more attentions have been put on DNA condensation, one of the most important reasons is related to the complexity of counterions. Recent experiments have pointed out that effects of temerature and concentration of counterions on the persistence length of DNA are more complex than the theoritical and experimental results before, the anions with different valence also have effects on the conformation and process of DNA condensation.Surprisingly,the DNA condensates more stably with the temperature increasing from 5℃to 53℃. Considering these important experimental phenomena, the following works will be carried out. First,based on the strong correlation model on DNA condensation propoed by us before, effects of temperature and concentration of counterions on DNA condensation and effects of temperature on the topology of DNA minicircle will be detected;second,with temerature changing gradiently, a magnetic tweezers experiment on DNA condensation will be carried out to detect the effects of temeperature during the process of DNA condensation. At the same time, a simulation work is also implemented by appling a constant force to the DNA molecule in the strong correlation model propoed by us before to imitate the single molecule experiment.The comparision between the theoretical and experimental results should show some highlights on the mechanism of DNA condensation.Finally,the DNA solution will be taken as binary mixing solution, and its thermodynamics will be investigated by considering the conformation entropy of DNA ,mixing entropy of the solution、and the translational entrpy between the DNA and solution enviroment around it to desclose mechanism of the dependence of DNA condensation on temperature.
DNA凝聚一直以来都备受关注,原因之一在于平衡离子的复杂性,最近实验又指出,温度、高价平衡离子浓度对DNA分子驻留长度的影响要比以往理论和实验结果复杂;不同价态阴离子浓度的增加会影响DNA分子凝聚构象和过程;随着温度升高,DNA凝聚更加稳定。鉴于此,开展以下探索工作:(1)基于我们已建立的DNA凝聚的强关联模型,研究温度、高价平衡离子浓度对自由DNA分子凝聚的影响;(2) 在温度梯度变化的情况下,开展研究DNA凝聚的单分子实验,研究温度变化对DNA凝聚过程的影响,并在已建立的DNA凝聚强关联模型中引入恒力,研究温度、高价平衡离子浓度对DNA凝聚过程的影响,并与单分子实验结果对比;(3)考量DNA溶液中DNA分子的构象熵,溶液的混合熵、DNA分子与周围离子环境间的平移熵等,研究该体系的热力学,揭示温度、溶液中阴离子浓度增加对DNA分子凝聚构象和过程影响的机制

结项摘要

通过执行国家自然科学青年基金“DNA凝聚过程中离子浓度效应及温度效应研究”,基本按照预定计划完成了研究内容。理论工作主要有四部分,(1)基于关联模型,主要考量离子浓度对DNA分子驻留长度影响,进而研究其对DNA凝聚过程影响,结果与目前实验结果吻合;(2)基于已有温度对DNA分子驻留长度影响结果及平均场理论,有效地规避系统地熵效应,DNA分子驻留长度对温度的依赖性对DNA分子凝聚过程有重要影响,结果与荧光单分子实验吻合;(3)在DNA以上模型中引入恒力作用,模拟DNA凝聚单分子实验,能够有效揭示DNA凝聚过程不连续等重要物理性质,与单分子实验结果吻合较好;(4)系统地研究温度对环状DNA分子拓扑结构的影响,对于环状DNA分子,连接数等于扭转数与环绕数之和,通过模拟直接得到环绕数分布,进而确定连接数分布。实验部分主要包含两类工作,(1)利用变温紫外分光光度计及等温滴定微量热仪系统地研究温度,离子效应对凝聚过程影响及凝聚过程中熵变等;(2)开展单分子实验,研究氟中毒机制及温度对DNA凝聚过程影响。

项目成果

期刊论文数量(14)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
配体-受体复合体尺寸与病毒粒子最优尺寸
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Frontiors in physics
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘艳辉
  • 通讯作者:
    刘艳辉
一类检测DNA凝聚过程中铰链结构的氟化物探针
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Spectroscopy and Spectral Analysis
  • 影响因子:
    0.7
  • 作者:
    刘艳辉
  • 通讯作者:
    刘艳辉
Effects of ionic dependence of DNA persistence length on the DNA condensation at room temperature
DNA 持久长度的离子依赖性对 DNA 室温缩合的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Communications in Theoretical Physics
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    刘艳辉
  • 通讯作者:
    刘艳辉
Effects of dimension of ligand-receptor complex and depletion on endocytosis of nanoparticles in microcanonical ensemble
配体-受体复合物的尺寸和消耗对微规范系综中纳米粒子内吞作用的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    journal of applied mechanics
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘艳辉
  • 通讯作者:
    刘艳辉
Dimensions of receptor-ligand complex and the optimal radius of endocytosed virus-like particle
受体-配体复合物的尺寸和内吞病毒样颗粒的最佳半径
  • DOI:
    10.1007/s11467-014-0412-6
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Front Phys
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘艳辉
  • 通讯作者:
    刘艳辉

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基于第一性原理计算IrSb压力相变
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    刘艳辉
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    刘艳辉
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  • 作者:
    刘艳辉
  • 通讯作者:
    刘艳辉

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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