The various DNA-protein interactions associated with the expression of genetic information involve double-stranded DNA (dsDNA) bending. Due to the importance of the formation of the dsDNA bending structure, dsDNA bending properties have long been investigated in the biophysics field. Conventionally, DNA bendability is characterized by innate averaging data from bulk experiments. The advent of single-molecule methods, such as atomic force microscopy, optical and magnetic tweezers, tethered particle motion, and single-molecule fluorescence resonance energy transfer measurement, has provided valuable tools to investigate not only the static structures but also the dynamic properties of bent dsDNA. Here, we reviewed the single-molecule methods that have been used for investigating dsDNA bendability and new findings related to dsDNA bending. Single-molecule approaches are promising tools for revealing the unknown properties of dsDNA related to its bending, particularly in cells.
Single-molecule techniques have been used successfully to visualize real-time enzymatic activities, revealing transient complex properties and heterogeneity of various biological events. Especially, conventional force spectroscopy including optical tweezers and magnetic tweezers has been widely used to monitor change in DNA length by enzymes with high spatiotemporal resolutions of ~nanometers and ~milliseconds. However, DNA metabolism results from coordination of a number of components during the processes, requiring efficient monitoring of a complex of proteins catalyzing DNA substrates. In this min-review, we will introduce a simple and multiplexed single-molecule assay to detect DNA substrates catalyzed by enzymes with high-throughput data collection. We conclude with a perspective of possible directions that enhance capability of the assay to reveal complex biological events with higher resolution.
We demonstrated single-molecule fluorescence resonance energy transfer (FRET) from single donor-acceptor dye pair attached to a DNA with a setup based on a confocal microscope. Singlestrand DNAs were immobilized on a glass surface with suitable inter-dye distance. Energy transfer efficiency between the donor and the acceptor dyes attached to the DNA was measured with different lengths of DNA. Photobleaching of single dye molecule was observed and used as a sign of single-molecule detection. We could achieve high enough signal-to-noise ratio to detect the fluorescence from a single-molecule, which allows real-time observation of the distance change between single dye pairs in nanometer scale.
The development of fluorescence microscopy of single-molecule DNA in the last decade has fostered a bold jump in the understanding of polymer physics. With the recent advance of nanotechnology, devices with well-defined dimensions that are smaller than typical DNA molecules can be readily manufactured. The combination of these techniques has provided an unprecedented opportunity for researchers to examine confined polymer behavior, a topic far less understood than its counterpart. Here, we review the progress reported in recent studies that investigate confined polymer dynamics by means of single-molecule DNA experiments.
Kang, Yujin;Cho, Carol;Lee, Kyung Suk;Song, Ji-Joon;Lee, Ja Yil
Molecules and Cells
/
v.44
no.2
/
pp.79-87
/
2021
Chromatin dynamics is essential for maintaining genomic integrity and regulating gene expression. Conserved bromodomain-containing AAA+ ATPases play important roles in nucleosome organization as histone chaperones. Recently, the high-resolution cryo-electron microscopy structures of Schizosaccharomyces pombe Abo1 revealed that it forms a hexameric ring and undergoes a conformational change upon ATP hydrolysis. In addition, single-molecule imaging demonstrated that Abo1 loads H3-H4 histones onto DNA in an ATP hydrolysis-dependent manner. However, the molecular mechanism by which Abo1 loads histones remains unknown. Here, we investigated the details concerning Abo1-mediated histone loading onto DNA and the Abo1-DNA interaction using single-molecule imaging techniques and biochemical assays. We show that Abo1 does not load H2A-H2B histones. Interestingly, Abo1 deposits multiple copies of H3-H4 histones as the DNA length increases and requires at least 80 bp DNA. Unexpectedly, Abo1 weakly binds DNA regardless of ATP, and neither histone nor DNA stimulates the ATP hydrolysis activity of Abo1. Based on our results, we propose an allosteric communication model in which the ATP hydrolysis of Abo1 changes the configuration of histones to facilitate their deposition onto DNA.
Massive identification of differentially expressed patterns has been used as a tool to detect genes that are involved in disease related process. We employed circular single stranded sense molecules as probe DNA for a DNA chip. The circular single stranded DNAs derived from 1,152 unigene cDNA clones were purified in a high throughput mode from the culture supernatant of bacterial transformants containing recombinant phagemids and arrayed onto silanized slide glasses. The DNA chip was examined for its utility in detection of differential expression profile by using cDNA hybridization. Hybridization of the single stranded probe DNA were performed with Cy3- or Cy5-labeled target cDNA preparations at $60^\circ$C. Dot scanning performed with the hybridized slide showed 29 up-regulated and 6 down-regulated genes in a cancerous liver tissue when compared to those of adjacent noncancerous liver tissue. These results indicate that the circular single stranded sense molecules can be employed as probe DNA of arrays in order to obtain a precious panel of differentially expressed genes.
Single-molecule real-time (SMRT) sequencing allows identification of methylated DNA bases and methylation patterns/motifs at the genome level. Using SMRT sequencing, diverse bacterial methylomes including those of Helicobacter pylori, Lactobacillus spp., and Escherichia coli have been determined, and previously unreported DNA methylation motifs have been identified. However, the methylomes of Xanthomonas species, which belong to the most important plant pathogenic bacterial genus, have not been documented. Here, we report the methylomes of Xanthomonas axonopodis pv. glycines (Xag) strain 8ra and X. campestris pv. vesicatoria (Xcv) strain 85-10. We identified $N^6$-methyladenine (6mA) and $N^4$-methylcytosine (4mC) modification in both genomes. In addition, we assigned putative DNA methylation motifs including previously unreported methylation motifs via REBASE and MotifMaker, and compared methylation patterns in both species. Although Xag and Xcv belong to the same genus, their methylation patterns were dramatically different. The number of 4mC DNA bases in Xag (66,682) was significantly higher (29 fold) than in Xcv (2,321). In contrast, the number of 6mA DNA bases (4,147) in Xag was comparable to the number in Xcv (5,491). Strikingly, there were no common or shared motifs in the 10 most frequently methylated motifs of both strains, indicating they possess unique species- or strain-specific methylation motifs. Among the 20 most frequent motifs from both strains, for 9 motifs at least 1% of the methylated bases were located in putative promoter regions. Methylome analysis by SMRT sequencing technology is the first step toward understanding the biology and functions of DNA methylation in this genus.
JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
/
v.7
no.4
/
pp.254-259
/
2007
In this report, several fabrication techniques for the formation of various nanochannels (with $SiO_2$, Si, or Quartz) are introduced. Moreover, simple fabrication technique for generating $SiO_2$ nanochannels without nanolithography is presented. By using different nanochannels, the degree of stretching DNA molecule will be evaluated. Finally, we introduce a nanometer scale fluidic channel with electrodes on the sidewall of it, to detect and analyze single DNA molecule. The cross sectional shape of the nanotrench is V-groove, which was implemented by thermal oxidation. Electrodes were deposited through both sidewalls of nanotrench and the sealing of channel was done by covering thin poly-dimethiysiloxane (PDMS) polymer sheet.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
/
v.16
no.8
/
pp.5586-5590
/
2015
In this paper, the directed alignment methode of the DNA molecule between the Au electrodes was suggested for the application of nano devices. To fabricate the nano device coated DNA, 2-Aminoethanthiol(AET) was coated on Au electrodes which was formed using photo-lithography process on $SiO_2/Si$ substrates. In general, the AET that was a positive charge with $NH^{3+}$ was strongly combined under the electrostatic interaction with DNA molecule which had to be a negative charge. The DNA molecules could be easily aligned between Au electrodes coated with AET. The structures of the DNA molecules were investigated using AFM(Atomic force microscope), they were changed from single types to bundle according to the AET concentrations.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.