txt:生物分子结构-功能相关性的准确理解迫切需要发展一种简单而有效的分子构象测定方法。该方法应该具备高通量性，从而有利于目标构象的快速筛选。此外，对于当前的技术发展而言，能用于捕获并分析热力学亚稳态构象的手段还比较稀缺。最近，来自中国安徽合肥的中国科学技术大学研究小组报道了一种使用金纳米粒子测定DNA链间取向的新方法 [1] ，也许可以满足这些要求。

双螺旋构象是DNA分子发挥其生物学功能的结构基础。例如，DNA分子的链间取向对于酶和抗癌药物与DNA之间的识别和结合过程密切相关。除了具有反平行链间取向的双螺旋DNA分子，平行双链DNA亦已被发现。目前，研究DNA双链取向的主要手段包括圆二色谱、荧光共振能量转移技术、激发态分子缔合体荧光光谱以及振动光谱等等。

生物分子的构象分析面临诸多挑战：（1）一些重要的但在化学平衡中严重处于劣势的热力学亚稳态构象往往难以监测；（2）光谱学技术往往需要对特定构象的“光谱特征”有预先了解，制约了其在新体系中的应用；（3）一些光谱方法需要对DNA进行共价化学标记（如标记荧光分子），这在一定程度上增加了实验的复杂性和成本，并延长了实验时间；（4）样品中干扰物质对仪器信号的贡献有时会使得分析信号难以解析，因此，能够使用多种信号读出手段非常重要。

金纳米粒子因其表面等离激元共振特性、生物兼容性以及容易合成和修饰等特点，被广泛用于构建各种光学传感器和自组装纳米结构等。金纳米粒子表面带有大量的静电荷，且体积和质量较大，使得其往往表现出与分子和超分子体系不同的行为。中国科学技术大学研究人员发现金纳米粒子间的静电和空间位阻作用可用于控制DNA的杂交过程。简单说来，在多粒子组装体中，金纳米粒子往往倾向于彼此远离以减少粒子间的排斥力。类似地，在一个修饰有金纳米粒子的DNA双螺旋结构中，处于双链结构同侧的两个金纳米粒子会严重降低双螺旋结构的稳定性，研究人员基于这样的原理发展出一种可以选择性形成特定DNA链间取向的方法。具体来说，当两条序列互补的DNA单链的5’端均修饰有金纳米粒子时，它们通过杂交形成的稳定双螺旋结构必定具有反平行的链间取向，这种取向使得金纳米粒子处于DNA分子两端，从而满足粒子间排斥作用最小化的要求。遵循这一思路，通过对单链DNA的不同末端组合进行金纳米粒子修饰，则可以利用这些带有金纳米粒子的DNA单链之间的“反应”（杂交或不杂交）准确指示所形成的DNA双螺旋结构的链间取向。该过程通过观察金纳米粒子是否发生团聚来判断杂交反应是否进行，其中，每个金纳米粒子表面均修饰了大量同种序列DNA单链。

以上方法相对于传统技术的优势有：（1）该方法从一个新的角度“观察”DNA的链间取向，在对DNA链间取向进行探测的同时，还实现了对DNA杂交过程的控制；（2）该方法所依据的物理化学原理非常直观、简便，而光谱方法却往往需预先知道待测结构的光谱特征才能进行测定；（3）这种测定方法并不限于一种信号读出手段，它可以同时使用吸收光谱、光散射技术和凝胶电泳分离进行结果判断，还可以通过肉眼观察样品的颜色变化或沉淀生成等进行分析；（4）得益于优点（3），该方法有可能用于特定结构的高通量筛选。

该方法也存在一些不足之处：（1）受制于金纳米粒子的修饰过程，这种方法尚不适用于活体环境下DNA构象变化的动态监测；（2）当目标DNA存在有双链结构以上的高层次构象时（如具有四链结构的G4-DNA），可能需要使用单个DNA修饰的金纳米粒子以对二元和多元结构加以区分；（3）这种方法目前只限于链间取向的测定，在其他构象测定中的应用还有待进一步开发。

总的来说，这项研究工作提供了一种控制和测定DNA分子链间取向的简便和直观的方法。在此过程中，金纳米粒子间的静电排斥和空间位阻作用被巧妙利用。金纳米粒子还可以帮助这些DNA结构转入细胞以进一步研究其生物效应。该方法亦可望拓展至其他类似构象问题的研究，比如可用于研究DNA以外的超分子组装体中一些结构单元的空间取向问题。这种“主动式”测定技术直接作用于目标结构的形成过程，与传统的“被动式”方法对比鲜明。因此，这一方法与现有技术良好互补，丰富了化学、分子生物学和生物物理等学科的基础研究工具。这一方法的成功应用有可能帮助人们进一步认识平行双螺旋DNA的生物学意义，从而在纳米生物医学领域得到重要应用。