DNA-组蛋白相互作用以及在核小体中影响这种相互作用的因素对于理解染色质在复杂的生命活动(复制、转录等)至关重要。补骨脂素是一种光敏物质,临床上常辅以紫外光照对皮肤疾病进行治疗,治疗效果显著,但副作用也较为明显。补骨脂素可嵌入双链DNA的5’-TA序列,而人体中绝大多数DNA均与组蛋白缠绕形成核小体结构。因此探究补骨脂素对组蛋白-DNA之间相互作用的影响可以有助于人们了解补骨脂素类药物在治疗疾病时的机理及毒理,对于体外及体内生物大分子间相互作用的研究具有十分重要的意义。本文中我们利用原子力显微镜成像技术直观地分析了补骨脂素对于DNA-组蛋白之间的相互作用的影响,并进一步揭示了盐离子浓度对相互作用强度的影响规律。论文第一章,首先介绍了染色体基本组成单元---核小体。在人体细胞中,147 bp DNA缠绕在组蛋白八聚体之上,以左手螺旋的方式缠绕1.65圈形成核小体结构,多个核小体串联形成串珠结构,经过多级压缩组装最终形成染色质。随后介绍了补骨脂素及其作用机理,补骨脂素可特异性嵌入双链DNA的5’-TA位点,增强DNA双链结构的稳定性,紫外光交联后可以有效抑制细胞分裂,利用这一特性,在临床中补骨脂素类药物常用于白癜风等皮肤病的治疗。最后对原子力显微镜工作原理、仪器组成、工作模式等进行了概述的介绍,简要总结了原子力显微镜成像技术在生物大分子研究领域的应用。论文第二章,首先是利用EM-PCR及TA克隆法成功构建了含有组蛋白偏好序列TATAAACGCC(简称偏好序列)的重组质粒。利用不同种类的限制性核酸内切酶BasI,AlwNI,EcoRI对含有特殊序列的重组质粒进行单酶切实验,以获得组蛋白偏好序列在不同位置的线性双链DNA。利用盐透析法将上述三种类型的DNA与组蛋白以适当浓度配比在体外进行组装实验,并且对组装样品进行AFM扫描成像及凝胶电泳表征。通过对DNA-组蛋白复合物出现的位置进行统计,发现无论偏好序列位于线性重组DNA的哪个位置,绝大多数组蛋白均与该序列优先结合形成核小体结构。这一实验结果表明我们成功构建了含有组蛋白偏好序列的重组质粒,并且在无其他条件干预下,组蛋白优先与重组DNA中的偏好序列组装形成核小体。以BsaI内切酶酶切重组质粒得到的线性DNA为模型体系,研究了补骨脂素以及紫外光照交联对双链DNA与组蛋白组装模式的区别。AFM扫描成像结果显示,未经补骨脂素处理过的DNA,其与组蛋白组装形成的复合物依旧是以偏好序列结合为主;而经过补骨脂素嵌入后的DNA与组蛋白组装形成的复合物中,在偏好序列位置形成处的核小体所占比例降低,而在普通序列处形成DNA-组蛋白复合物比例提高;在加入补骨脂素处理后,进一步辅以365 nm紫外光照使之交联双链DNA,导致偏好序列与组蛋白组装形成复合物的能力继续下降,而普通序列与组蛋白的结合能力进一步提高。我们的实验结果表明补骨脂素能够增加普通DNA序列与组蛋白结合的几率,进而改变DNA-组蛋白的结合模式。论文第三章,采用逆透析法(即组装液由低盐逐渐升至高盐)将未经补骨脂素处理,经过补骨脂素嵌入,以及进一步紫外光照交联的线性重组双链DNA与组蛋白组装好的三种组装液再次透析,以考察偏好序列及普通序列与组蛋白组装形成复合物的稳定性是否存在差别。组装好的DNA-组蛋白复合物溶液进行逆透析后,利用AFM扫描成像技术表征逆透析后的复合物。实验结果显示,偏好序列与组蛋白结合形成复合物的比例明显升高,而普通序列与组蛋白组装形成复合物的所占比例大幅降低。这说明特殊序列与组蛋白形成的复合物,其结构更加稳定。我们又对特殊序列及普通序列与组蛋白之间形成复合物的体积以及两端DNA手臂夹角进行了测量。经过统计发现特殊序列与组蛋白形成的复合物体积更大并且在形成的复合物中两端DNA手臂夹角更小,这说明特殊序列与组蛋白形成的复合物更加完整并且二者之间缠绕得更为紧密。这些结果表明核小体在体外的组装和解组装过程可以通过改变DNA序列、补骨脂素和盐浓度来调控。此外,结果表明,在PUVA疗法治疗过程中,补骨脂素的存在可能促进核小体的形成或稳定,从而影响相应的生物学过程,如DNA复制基因的表达。这些发现还能够为补骨脂素类药物在治疗疾病时产生副作用的机理提供理论参考。