CN1281765C - 原子力显微镜研究dna所用样品的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种原子力显微镜研究DNA所用样品的制备方法。首先将DNA与适量的二价金属离子混合溶液,二者基本配比为,1ng/μl DNA:1mM Mg2+,于37~40℃加热30~60分钟,取其溶液20μl滴在1.5cm2新解离的云母表面,25℃吸附5~8分钟。然后于4~25℃下在超纯水中进行扩散无机盐离子,扩散时间为10~30分钟。样品从水中取出后放在无水乙醇中10~40秒。最后样品在25℃、氮气保护下干燥2小时。此扩散方法制备的DNA样品避免了水冲洗的缺点,保持了DNA分子的构象及制备了清洁的样品。制备样品的成功率高达95%以上。
Description
技术领域
本发明属于采用超纯水中扩散法制备样品的方法,具体地说是一种原子力显微镜研究DNA所用样品的制备方法。
背景技术
原子力显微镜是继光学显微镜,电子显微镜之后发展起来的第三代新型显微镜之一。它依靠微小的探针来探测被测物的形貌及其电、磁、粘弹力、硬度等性质。由于其超高的分辨率、不需要基底具有导电性、能够在液体和大气环境下操作等优点,原子力显微镜已经被广泛地用于成像DNA和研究DNA与其它分子的相互作用中。在这些研究中,云母以其原子级平整度、超大的单晶面和容易解离制备新的表面等特点而成为广泛使用的基底。因此基于云母基底制备DNA样品成为人们研究的主要目标。以往所使用的二价金属离子法固定DNA时,是先将DNA滴在云母表面吸附几分钟(1~3分钟),然后用超纯水冲洗,最后空气干燥(如Nucleic Acids Research 24(14)(1996)713-720)。这种处理方法由于在水冲洗的过程中无法控制性,使得制备的DNA样品成功率很低(破坏了吸附到基底上的DNA构像及造成DNA的部分群集等)。再者短时间的冲洗并不能有效地去除吸附在DNA分子上的盐离子,使得在于燥过程中它们在表面及DNA分子上析出形成盐的结晶体严重干扰了DNA的成像。此外水冲洗也去除了大量的DNA分子,使得吸附到基底表面的DNA分子变得很少,造成DNA样品的浪费。其它基于表面修饰的方法,如硅烷化、戊二酫化等也同样存在这些问题。
发明内容
为了解决现有技术存在的缺陷,基于无机盐离子与DNA相互作用和在两个不同浓度的溶液中扩散的理论,改进了以往制样中水冲洗步骤,将吸附有DNA样品的基底放在超纯水中进行扩散制备DNA样品。本发明的目的是提供一种原子力显微镜研究DNA所用样品的制备方法。
本发明的步骤如下:
1)、将DNA与适量的醋酸镁混合配成溶液,二者基本配比为,1ng/μlDNA:1mM醋酸镁,于37~40℃加热30~60分钟。最佳温度为38℃,最佳时间为30分钟;
2)、将加热好的DNA上述混合溶液,滴在新解离的云母表面。云母表面为室温25℃,吸附5~8分钟。一般是20μl滴在1.5cm2表面上;
3)、将吸附有DNA溶液的云母于4~25℃下放在超纯水(18.2MΩcm)中进行扩散。吸附在DNA上的阳离子便向超纯水中扩散,DNA磷酸骨架上由于阳离子失去,负电性增加而产生排斥作用使得DNA分子自发地分散、展开;
4)、然后,取出样品放在无水乙醇中10~40秒,最佳为30秒。吸附在样品表面的水分子向乙醇中扩散,加速了样品的干燥也增强了DNA分子的稳定性。最后于25℃、氮气保护条件下干燥至少2小时。
这种方法制备的DNA样品经原子力显微镜表征发现DNA分散性较好(DNA分子的两条链几乎完全伸展且很少有交叠)且均匀(样品的表面密度均匀),样品清洁(几乎没有盐的结晶体存在于基底表面及DNA分子上),样品重复性可高达95%以上。制作过程较为简单、实用、DNA用量少。可用于制备紧密的DNA单分子膜(条件是DNA浓度为10~25ng/μl,滴在云母表面的量与云母面积的基本配比为20μl/1.5cm2,扩散时间为10~30分钟)、完全伸展的线性DNA(条件是线性DNA浓度小于2.5ng/μl,滴在云母表面的量与云母面积的基本配比为20μl/1.5cm2,扩散时间为10~30分钟)、开环的质粒DNA(条件是质粒DNA浓度小于2.5ng/μl,滴在云母表面的量与云母面积的基本配比为20μl/1.5cm2,扩散时间10~30分钟)等。这种方法制备的样品非常适合原子力显微镜成像,特别是研究DNA分子与其它分子的相互作用。
本发明改进了以往制样中水冲洗步骤,将吸附有DNA的云母放在超纯水(18.2MΩcm)中自发扩散去除吸附的盐离子,使DNA分子自发展开。避免了水冲洗的缺点,制备的DNA样品成功率高达95%以上。
具体实施方式
实施例1
12.5ng/μlλ~DNA与12.5mM Mg2+混合溶液于38℃加热30分钟,取其20μl滴在1.5cm2新解离的云母表面吸附7~8分钟(25℃),将该云母于4℃下放在超纯水中扩散30分钟,取出后放在无水乙醇中30秒,最后于25℃,氮气保护下干燥2小时。原子力显微镜表征此方法制备了DNA紧密的单分子膜。
实施例2
2.5ng/μl质粒DNA pBR 322与2.5mM醋酸镁混合溶液于38℃加热30分钟,取其20μl滴在1.5cm2新解离的云母表面吸附7~8分钟(25℃),将该云母于4℃下放在超纯水中扩散30分钟,取出后在无水乙醇中放置30秒,最后于25℃、氮气保护下干燥2小时。原子力显微镜表征此方法制备了展开的质粒DNA分子。
实施例3
2.5ng/μl线性DNA pBR 322/Pst I与2.5mM醋酸镁混合溶液于38℃加热30分钟后,取其20μl滴在1.5cm2新解离的云母表面吸附7~8分钟(25℃),将该云母于4℃下放在超纯水中扩散30分钟,取出后放在无水乙醇中30秒,最后于25℃、氮气保护下干燥2小时。原子力显微镜表征此方法制备了完全伸展的线型DNA分子。
Claims (3)
1、一种原子力显微镜研究DNA所用样品的制备方法,其特征在于:
1)将DNA与醋酸镁混合溶液,于37~40℃加热30~60分钟,DNA与醋酸镁基本配比为:1ng/μl DNA:1mM醋酸镁;
2)将加热好的DNA上述混合溶液滴在新解离的云母表面于25℃下吸附5~8分钟;
3)将吸附有DNA溶液的云母于4~25℃下放在18.2MΩcm的超纯水中进行扩散;
4)然后,取出样品放在无水乙醇中10~40秒后于25℃、氮气保护条件下干燥至少2小时。
2、根据权利要求1所述的原子力显微镜研究DNA所用样品的制备方法,其特征在于所述的DNA浓度为10~25ng/μl时,DNA与醋酸镁混合溶液滴在云母表面的量与云母面积的基本比为20μl/1.5cm2,扩散时间为10~30分钟制备出DNA单分子膜。
3、根据权利要求1所述的原子力显微镜研究DNA所用样品的制备方法,其特征在于所述的DNA浓度大于零、小于2.5ng/μl时,DNA与醋酸镁混合溶液滴在云母表面的量与云母面积的基本比为20μl/1.5cm2,扩散时间为10~30分钟制备出伸展的DNA。
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