偏振光旋角里的手性乾坤:伊万诺夫圆二色光谱秒判 A/B/Z-DNA 拓扑态
1973 年 1月1日 · 圆二色光谱仪(JASCO CD Spectrometer)、1 mm 优质远紫外高纯石英比色皿与乙醇水溶液
你知道吗?
生命最深邃的几何舞蹈,甚至不需要一台显微镜去凝视,只需一束旋转的光,便能听懂它旋向何方。
教科书里的DNA双螺旋总是优雅地以右手B型示人,但在生理与病理环境中,DNA是一根柔软且具高度构象多态性的分子绳索:在脱水环境中它会塌陷为短粗的A型DNA,在GC交替序列与负超螺旋驱动下甚至会反向扭动成左手螺旋的Z型DNA!
如何不经过耗时的晶体衍射,在溶液流动状态下直接秒级看穿DNA的实时立体构象?1973年伊万诺夫系统确立了核酸圆二色光谱(CD)的构象判据。由于双螺旋中碱基堆积形成的手性不对称电场,DNA分子对左旋与右旋圆偏振光的吸收系数存在极其敏锐的微弱差异(Δε)。
研究人员将微量核酸溶于缓冲液倒入1 mm光程的高纯石英比色皿中扫描。B型DNA在275 nm处展现出一个舒缓的正吸收峰,并在245 nm处有一个对称负峰;当加入乙醇模拟脱水相变时,正峰剧烈跃迁并红移,展现出典型的A型手性指纹;若在高盐下翻转为左手Z型,其CD图谱竟然在基线上下发生令人震撼的颠倒反转!
圆二色光谱成为透视核酸拓扑手性的火眼金睛。