[发明专利]一种测定聚电解质构象转变过程中单分子链电荷状态演变的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种测定聚电解质构象转变过程中单分子链电荷状态演变的方法，属于高分子物理和生物物理领域。

背景技术

聚电解质的构象转变及其伴随的电荷状态演变一直是高分子物理和生物物理领域的基础热点问题。对聚电解质构象转变的理解，尤其是对生命体系聚电解质(如DNA、蛋白质)的折叠/解折叠过程的理解，不仅对纳米智能材料的设计和调控有着重要作用，而且将有助于深入理解一些基本生命过程。然而，聚电解质自身的多电荷特性带来的长程静电相互作用和其周围分布着大量的抗衡离子给该体系带来独特性能的同时也给它的研究带来了复杂性和难度。因此，引入新的方法来探究聚电解质的构象转变及其伴随的电荷状态演变就变得尤为必要。

前人在探究抗衡离子分布的主要方法有：散射的方法，如美国Cornell University的Lois Pollack等人采用反常小角X射线散射(anomalous small-angle X-ray scattering；ASAXS)获得了核酸不同构象态下的抗衡离子空间分布信息(Annual Review of Biophysics,2011,40,225)，小角中散射(SANS)，Stanford University的Daniel Herschlag等人引入缓冲液平衡-原子发射谱方法(buffer equilibration-atomic emission spectroscopy；BE-AES)获得了核酸的不同构象态如B双螺旋结构DNA的离子氛的定量信息(Methods in Enzymology,2009,469,375.)；加拿大University of Waterloo的Jean Duhamel等人发展了fluorescence blob model(FBM)获得了双螺旋DNA的径向抗衡离子分布(Journal of the American Chemical Society,2012,134,16791)；其他的方法如NMR(如²³Na NMR)、电子自旋共振谱等等，但是这些方法都是系综的方法，不能提供单分子的信息。因此，引入单分子水平上的新方法来表征聚电解质构象转变过程的电荷状态演变就尤为必要。

发明内容

本发明的目的是提供一种测定聚电解质构象转变过程中单分子链电荷状态演变的方法，本发明采用共聚焦显微镜，引入具有单分子灵敏度的荧光涨落光谱(Fluorescence Fluctuation Spectroscopy，FFS)在单分子水平上表征聚电解质构象转变过程中电荷状态的演变。

本发明所提供的测定聚电解质构象转变过程中单分子链电荷状态演变的方法，包括如下步骤：

(1)利用抗衡离子荧光染料探针标记待测定的聚电解质；

(2)测定所述抗衡离子荧光染料探针在不同抗衡离子浓度条件下的荧光涨落光谱；采用光子计数直方图分析方法分析所述抗衡离子荧光染料探针的荧光涨落光谱信息，得到所述抗衡离子荧光染料探针的分子亮度随抗衡离子浓度的变化曲线，作为标准曲线；

(3)测定所述抗衡离子荧光染料探针标记的聚电解质在不同诱导构象变化因素变化条件下的荧光涨落光谱，采用光子计数直方图分析方法分析所述抗衡离子荧光染料探针标记的聚电解质的荧光涨落光谱信息，得到所述抗衡离子荧光染料探针标记的聚电解质构象演变过程中其分子亮度随诱导构象变化因素的变化的曲线，并与所述标准曲线进行比对(点对点的比较)得到所述抗衡离子荧光染料探针标记的聚电解质溶液中抗衡离子的浓度与所述抗衡离子荧光染料探针标记处的抗衡离子的浓度之间的曲线；分析所述曲线得到表征所述聚电解质链电荷状态的局部电势信息；

(4)采用荧光关联光谱分析方法分析所述抗衡离子荧光染料探针标记的聚电解质的荧光涨落光谱信息，得到所述抗衡离子荧光染料探针标记的聚电解质的扩散系数信息；

(5)将所述局部电势信息和所述扩散系数信息对诱导构象变化的因素作图，即得到所述诱导构象变化的因素诱导的所述聚电解质构象转变过程中的单分子电荷状态演变信息。

上述的方法中，所述聚电解质为多电荷软物质体系，如为DNA、RNA、蛋白质、多糖等。

上述的方法中，所述抗衡离子荧光染料探针指的是对抗衡离子具有响应性的荧光染料，如为质子响应性的探针、外加盐响应性的探针等，所述质子响应性的探针如OG514。

上述的方法中，所述抗衡离子荧光染料探针的浓度为10^-9M量级。