物理所軟物質物理實驗室王鵬業(yè)研究組與法國國家科學研究中心奚緒光博士合作研究了單個DNA分子在拉伸力作用下的熔化現(xiàn)象,。在DNA分子兩端施加一定的拉伸力,，常溫下即可使堿基對的氫鍵打開，使DNA雙鏈分離,。王鵬業(yè)研究組利用分子梳技術將λ-噬菌體DNA分子展開到疏水表面上,，并拉伸到其伸直長度(contour length, 16.2微米)的大約1.6倍。利用熒光分子只有與雙鏈DNA結合才發(fā)射出較強熒光這一特點,，通過熒光顯微方法直接觀察到了拉伸力導致的DNA單分子熔化現(xiàn)象,。并發(fā)現(xiàn)鈉離子、鎂離子及pH值對DNA分子的拉伸有明顯影響,。有關結果發(fā)表于2004年9月1日出版的 JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS, VOLUME 121, 4302 (2004)上,。 這項工作得到了國家自然科學基金和中國科學院知識創(chuàng)新工程重要方向項目的資助。

        DNA(脫氧核糖核酸)是生命的核心物質,，是遺傳信息的攜帶者,。生命的藍圖—基因即存在于這一大分子中,。從結構上看它是一個較簡單的長絲狀分子，由兩條螺旋狀的脫氧核糖核苷酸長鏈組成,，即眾所周知的雙螺旋,。雙螺旋外側是帶有負電的戊糖-磷酸骨架，雙螺旋內(nèi)部共有四種堿基(分別用A,、T,、G、C表示),，這四種堿基以氫鍵相互作用組成堿基對(A和T配對,，2個氫鍵；G和C配對,，3個氫鍵),，組成互補鏈。

        在生命活動中,，DNA的復制和轉錄等過程均須將堿基對的氫鍵打開,。在生物體內(nèi)(in vivo)這一過程是靠酶反應實現(xiàn)的。而在體外(in vitro),可用加熱的方法將氫鍵打開,，使雙鏈分離,，導致DNA分子的熔化(melting)或稱為變性(denature)。這是目前已被廣泛應用的PCR(聚合酶鏈式反應)技術的一個重要環(huán)節(jié),。利用這一技術可以大量,、快速地在體外復制DNA。