[发明专利]确定大分子的一个或多个表征特征的方法和实现所述方法的装置

说明书

技术领域

本发明涉及确定大分子的一个或多个表征特征的方法。本发明进一步涉及用于实现所述方法的装置。

背景技术

从Celedon等人(Magnetic tweezers measurement of single molecule torque(单分子转矩的磁镊测量)，Nano Letters，9(2009)，1720-1725)获知这样的方法和装置，其公开了使用垂直排布的圆柱状磁铁和与大分子连接的探针测量由小珠上的单个大分子产生的转矩的方法。探针由具有与1μm超顺磁性小珠偶联的强磁性Ni段的Ni-Pt纳米棒构成。纳米棒起到不对称引入连接部分的作用。Ni段和超顺磁性小珠之间的偶联是它们之间磁性连接的结果。这意味着Ni段和超顺磁性小珠之间的偶联可以由自组装引起。探针使用电化学模板技术单独制备。

大分子位置上的磁场主要是垂直指向的，而不是传统磁镊中水平指向的。由于垂直指向的磁场，探针经历角阱的低扭转刚度。这允许确定探针方向的角偏差。在传统的磁镊方法中，水平面中顺磁标记的方向必须由磁场来确定，因为受到所连接的大分子影响的任何转矩的影响(在Celedon等人，双螺旋DNA的实例中)太小而难以测量。在Celedon测量设备中，大分子连接的基底是旋转的以便引起大分子中的旋转并且测量所测试的大分子的所获得的转矩和其他特征。据信这一构型允许＜1pN.nm的转矩分辨率。

根据Celedon的方法的缺点在于大分子-纳米棒-小珠-组合体是麻烦、费力并费时的。

另一个缺点在于制备纳米棒需要具有多个电镀槽的电镀装置形式的特殊器材和方法。

还有另一个缺点在于为了将转矩应用于所研究的DNA分子，玻璃基底(例即流通池)必须绕磁轴转动。这些转动引起在敏感的单分子实验中非常不期望的机械振动。

仍有另一个缺点在于期望构造复杂性表示显微镜可见的适合的结构的低的产量或密度。这与磁镊的广为接受的优点即同时观察并且测量许多大分子组合体的可能性相反。

另外的缺点在于组合体非常非球面的性质，其使得追踪并实施通常以球形或近球形物体的假设为依据的校准程序变得困难。

Celedon等人所描述的装置限制于1.5pN或更小的张力并且具有约50nm的z-向分辨率。

发明内容

本发明的目的在于提供显示较小程度或完全没有上文缺陷的测量方法。

更具体地，本发明的目的在于提供由于较不复杂的探针制备和这一制备与定义明确商业上可获得的颗粒的相容性而较易进行的测量方法。

本发明的另一个目的在于提高测量结果的准确性。

另外的目的在于提供允许测量大分子扭曲的测量方法。

另外的目的在于尽可能接近地保留广为接受的拉力校准程序。

本发明的还有另一个目的在于提供用于实行根据本发明的方法的装置，尤其是用于测量大分子中的转矩和/或扭曲。

上文目的中的一个或多个使用根据本发明的测定大分子的一个或多个表征特征的方法来实现，所述方法包括下列步骤：

a)为大分子的第一端提供顺磁标记，由此形成大分子-顺磁标记-组合体；

b)将大分子-顺磁标记-组合体的大分子的至少一个其他端与支持大分子的所述其他端的支持物的一个或多个系链点系链，所述系链点位于x，y平面中以便大分子-顺磁标记-组合体基本上以与x，y平面正交的z向，在基本上与x，y平面正交排布的主磁体和支持物的表面之间排布，其中主磁体的极沿着z向排布并且其中主磁体在大分子-顺磁标记-组合体的位置产生基本上z向指向的磁场；

c)确定在由主磁体产生的磁场中大分子-顺磁标记-组合体的顺磁标记的起始位置；

d)将主磁体绕其磁轴转动预定数目次数，由此使得顺磁标记绕主磁体的磁轴转动，到测量位置；

e)确定大分子-顺磁标记-组合体的顺磁标记的测量位置；

f)从所述测量位置计算一个或多个表征特征；

其中步骤a)中顺磁标记直接与大分子连接。

根据本发明，顺磁标记直接与大分子连接，其一方面允许力和转矩应用于大分子，另一方面允许大分子的检测和转动。

所述转矩通过旋转主磁体应用。旋转主磁体而不是如Celedon等人中的旋转支持物的好处在于不引入将严重破坏本申请中所描述的单分子测量的精确性的机械振动。

申请人发现大分子-顺磁标记-组合体允许在大的拉力范围(例如0.1pN-10