Name: magnetic tweezers for the measurement of twist and torque
Uploaded: 2014-05-19T16:30:00
Duration: 11 min 41 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Magnetic Tweezers for the Measurement of Twist and Torque at JoVE.com

وأيد هذا العمل من قبل TU دلفت، ومنظمة هولندا للبحث العلمي (NWO)، ومؤسسة للبحوث الأساسية في المسألة، ومؤسسة العلوم الأوروبية.

<ol>
	<li>Strick, T. R., Allemand, J. F., Bensimon, D., Bensimon, A., Croquette, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+elasticity+of+a+single+supercoiled+DNA+molecule.">The elasticity of a single supercoiled DNA molecule.</a> Science. 271, 1835-1837 (1996).</li><li>Bustamante, C., Bryant, Z., Smith, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ten+years+of+tension:+single-molecule+DNA+mechanics.">Ten years of tension: single-molecule DNA mechanics.</a> Nature. 421, 423-427 (2003).</li><li>Neuman, K. C., Nagy, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single-molecule+force+spectroscopy:+optical+tweezers,+magnetic+tweezers+and+atomic+force+microscopy.">Single-molecule force spectroscopy: optical tweezers, magnetic tweezers and atomic force microscopy.</a> Nature methods. 5, 491-505 (2008).</li><li>Lipfert, J., Hao, X., Dekker, N. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+modeling+and+optimization+of+magnetic+tweezers.">Quantitative modeling and optimization of magnetic tweezers.</a> Biophysical journal. 96, 5040-5049 (2009).</li><li>Ribeck, N., Saleh, O. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multiplexed+single-molecule+measurements+with+magnetic+tweezers.">Multiplexed single-molecule measurements with magnetic tweezers.</a> The Review of scientific instruments. 79, (2008).</li><li>De Vlaminck, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Highly+parallel+magnetic+tweezers+by+targeted+DNA+tethering.">Highly parallel magnetic tweezers by targeted DNA tethering.</a> Nano letters. 11, 5489-5493 (2011).</li><li>Koster, D. A., Crut, A., Shuman, S., Bjornsti, M. A., Dekker, N. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cellular+strategies+for+regulating+DNA+supercoiling:+a+single-molecule+perspective.">Cellular strategies for regulating DNA supercoiling: a single-molecule perspective.</a> Cell. 142, 519-530 (2010).</li><li>Dulin, D., Lipfert, J., Moolman, M. C., Dekker, N. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Studying+genomic+processes+at+the+single-molecule+level:+introducing+the+tools+and+applications.">Studying genomic processes at the single-molecule level: introducing the tools and applications.</a> Nature reviews. Genetics. 14, 9-22 (2013).</li><li>Ajjan, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Common+variation+in+the+C-terminal+region+of+the+fibrinogen+beta-chain:+effects+on+fibrin+structure,+fibrinolysis+and+clot+rigidity.">Common variation in the C-terminal region of the fibrinogen beta-chain: effects on fibrin structure, fibrinolysis and clot rigidity.</a> Blood. 111, 643-650 (2008).</li><li>Mierke, C. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechano-coupling+and+regulation+of+contractility+by+the+vinculin+tail+domain.">Mechano-coupling and regulation of contractility by the vinculin tail domain.</a> Biophysical journal. 94, 661-670 (2008).</li><li>Shang, H., Lee, G. U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetic+tweezers+measurement+of+the+bond+lifetime-force+behavior+of+the+IgG-protein+A+specific+molecular+interaction.">Magnetic tweezers measurement of the bond lifetime-force behavior of the IgG-protein A specific molecular interaction.</a> Journal of the American Chemical Society. 129, 6640-6646 (2007).</li><li>Shang, H. K. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+application+of+magnetic+force+differentiation+for+the+measurement+of+the+affinity+of+peptide+libraries.">The application of magnetic force differentiation for the measurement of the affinity of peptide libraries.</a> J Magn Magn Mater. 293, 382-388 (2005).</li><li>Lee, G. U., Metzger, S., Natesan, M., Yanavich, C., Dufrene, Y. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Implementation+of+force+differentiation+in+the+immunoassay.">Implementation of force differentiation in the immunoassay.</a> Analytical biochemistry. 287, 261-271 (2000).</li><li>Smith, A. S., Sengupta, K., Goennenwein, S., Seifert, U., Sackmann, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Force-induced+growth+of+adhesion+domains+is+controlled+by+receptor+mobility.">Force-induced growth of adhesion domains is controlled by receptor mobility.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 105, 6906-6911 (2008).</li><li>Kanger, J. S., Subramaniam, V., van Driel, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intracellular+manipulation+of+chromatin+using+magnetic+nanoparticles.">Intracellular manipulation of chromatin using magnetic nanoparticles.</a> Chromosome research : an international journal on the molecular, supramolecular and evolutionary aspects of chromosome biology. 16, 511-522 (2008).</li><li>Tanase, M., Biais, N., Sheetz, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetic+tweezers+in+cell+biology.">Magnetic tweezers in cell biology.</a> Methods in cell biology. 83, 473-493 (2007).</li><li>Bausch, A. R., Moller, W., Sackmann, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+of+local+viscoelasticity+and+forces+in+living+cells+by+magnetic+tweezers.">Measurement of local viscoelasticity and forces in living cells by magnetic tweezers.</a> Biophysical journal. 76, 573-579 (1999).</li><li>Lipfert, J., Koster, D. A., Vilfan, I. D., Hage, S., Dekker, N. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single-molecule+magnetic+tweezers+studies+of+type+IB+topoisomerases.">Single-molecule magnetic tweezers studies of type IB topoisomerases.</a> Methods Mol Biol. 582, 71-89 (2009).</li><li>Vilfan, I. D., Lipfert, J., Koster, D. A., Lemay, S. G., Dekker, N. H., Hinterdorder, P., van Oijen, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Handbook of Single-Molecule Biophysics. , (2009).</li><li>Gosse, C., Croquette, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetic+tweezers:+micromanipulation+and+force+measurement+at+the+molecular+level.">Magnetic tweezers: micromanipulation and force measurement at the molecular level.</a> Biophysical journal. 82, 3314-3329 (2002).</li><li>Lipfert, J., Wiggin, M., Kerssemakers, J. W., Pedaci, F., Dekker, N. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Freely+orbiting+magnetic+tweezers+to+directly+monitor+changes+in+the+twist+of+nucleic+acids.">Freely orbiting magnetic tweezers to directly monitor changes in the twist of nucleic acids.</a> Nature communications. 2, 439 (2011).</li><li>Celedon, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetic+tweezers+measurement+of+single+molecule+torque.">Magnetic tweezers measurement of single molecule torque.</a> Nano letters. 9, 1720-1725 (2009).</li><li>Lipfert, J., Kerssemakers, J. J., Rojer, M., Dekker, N. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+method+to+track+rotational+motion+for+use+in+single-molecule+biophysics.">A method to track rotational motion for use in single-molecule biophysics.</a> The Review of scientific instruments. 82, (2011).</li><li>Lipfert, J., Kerssemakers, J. W., Jager, T., Dekker, N. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetic+torque+tweezers:+measuring+torsional+stiffness+in+DNA+and+RecA-DNA+filaments.">Magnetic torque tweezers: measuring torsional stiffness in DNA and RecA-DNA filaments.</a> Nature. 7, 977-980 (2010).</li><li>Mosconi, F., Allemand, J. F., Bensimon, D., Croquette, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+of+the+torque+on+a+single+stretched+and+twisted+DNA+using+magnetic+tweezers.">Measurement of the torque on a single stretched and twisted DNA using magnetic tweezers.</a> Physical review letters. , 102 (2009).</li><li>Mosconi, F., Allemand, J. F., Croquette, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Soft+magnetic+tweezers:+A+proof+of+principle.">Soft magnetic tweezers: A proof of principle.</a> Review of Scientific Instruments. 82 (12), (2011).</li><li>Kauert, D. J., Kurth, T., Liedl, T., Seidel, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+mechanical+measurements+reveal+the+material+properties+of+three-dimensional+DNA+origami.">Direct mechanical measurements reveal the material properties of three-dimensional DNA origami.</a> Nano letters. 11, 5558-5563 (2011).</li><li>Velthuis, A., Kerssemakers, J. W. J., Lipfert, J., Dekker, N. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+Guidelines+for+Force+Calibration+through+Spectral+Analysis+of+Magnetic+Tweezers+Data.">Quantitative Guidelines for Force Calibration through Spectral Analysis of Magnetic Tweezers Data.</a> Biophysical journal. 99, 1292-1302 (2010).</li><li>Lansdorp, B. M., Saleh, O. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Power+spectrum+and+Allan+variance+methods+for+calibrating+single-molecule+video-tracking+instruments.">Power spectrum and Allan variance methods for calibrating single-molecule video-tracking instruments.</a> The Review of scientific instruments. 83, (2012).</li><li>Bouchiat, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Estimating+the+persistence+length+of+a+worm-like+chain+molecule+from+force-extension+measurements.">Estimating the persistence length of a worm-like chain molecule from force-extension measurements.</a> Biophysical journal. 76, 409-413 (1999).</li><li>Lee, M., Lipfert, J., Sanchez, H., Wyman, C., Dekker, N. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structural+and+torsional+properties+of+the+RAD51-dsDNA+nucleoprotein+filament.">Structural and torsional properties of the RAD51-dsDNA nucleoprotein filament.</a> Nucleic acids research. 41, (2013).</li><li>Janssen, X. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electromagnetic+torque+tweezers:+a+versatile+approach+for+measurement+of+single-molecule+twist+and+torque.">Electromagnetic torque tweezers: a versatile approach for measurement of single-molecule twist and torque.</a> Nano letters. 12, 3634-3639 (2012).</li><li>Baumann, C. G., Smith, S. B., Bloomfield, V. A., Bustamante, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ionic+effects+on+the+elasticity+of+single+DNA+molecules.">Ionic effects on the elasticity of single DNA molecules.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 94, 6185-6190 (1997).</li><li>Lipfert, J., Wiggin, M., Kerssemakers, J. W., Pedaci, F., Dekker, N. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Freely+orbiting+magnetic+tweezers+to+directly+monitor+changes+in+the+twist+of+nucleic+acids.">Freely orbiting magnetic tweezers to directly monitor changes in the twist of nucleic acids.</a> Nat Commun. 2, 439 (2011).</li><li>Cheezum, M. K., Walker, W. F., Guilford, W. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+comparison+of+algorithms+for+tracking+single+fluorescent+particles.">Quantitative comparison of algorithms for tracking single fluorescent particles.</a> Biophys. J. 81, 2378-2388 (2001).</li><li>Gelles, J., Schnapp, B. J., Sheetz, M. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tracking+kinesin-driven+movements+with+nanometre-scale+precision.">Tracking kinesin-driven movements with nanometre-scale precision.</a> Nature. 331, 450-453 (1988).</li><li>Loenhout, M. T., Kerssemakers, J. W., De Vlaminck, I., Dekker, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Non-bias-limited+tracking+of+spherical+particles,+enabling+nanometer+resolution+at+low+magnification.">Non-bias-limited tracking of spherical particles, enabling nanometer resolution at low magnification.</a> Biophysical journal. 102, 2362-2371 (2012).</li><li>Kim, K., Saleh, O. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+high-resolution+magnetic+tweezer+for+single-molecule+measurements.">A high-resolution magnetic tweezer for single-molecule measurements.</a> Nucleic acids research. 37, 136 (2009).</li><li>Deufel, C., Forth, S., Simmons, C. R., Dejgosha, S., Wang, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanofabricated+quartz+cylinders+for+angular+trapping:+DNA+supercoiling+torque+detection.">Nanofabricated quartz cylinders for angular trapping: DNA supercoiling torque detection.</a> Nature methods. 4, 223-225 (2007).</li><li>Huang, Z., Pedaci, F., van Oene, M., Wiggin, M. J., Dekker, N. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electron+beam+fabrication+of+birefringent+microcylinders.">Electron beam fabrication of birefringent microcylinders.</a> ACS nano. 5, 1418-1427 (2011).</li><li>La Porta, A., Wang, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+torque+wrench:+angular+trapping,+rotation,+and+torque+detection+of+quartz+microparticles.">Optical torque wrench: angular trapping, rotation, and torque detection of quartz microparticles.</a> Physical review letters. 92, (2004).</li><li>Gore, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=DNA+overwinds+when+stretched.">DNA overwinds when stretched.</a> Nature. 442, 836-839 (2006).</li><li>Bryant, Z., Oberstrass, F. C., Basu, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+developments+in+single-molecule+DNA+mechanics.">Recent developments in single-molecule DNA mechanics.</a> Curr Opin Struct Biol. 22, 304-312 (2012).</li><li>Oberstrass, F. C., Fernandes, L. E., Bryant, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Torque+measurements+reveal+sequence-specific+cooperative+transitions+in+supercoiled+DNA.">Torque measurements reveal sequence-specific cooperative transitions in supercoiled DNA.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 109, 6106-6111 (2012).</li><li>Forth, S., Sheinin, M. Y., Inman, J., Wang, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Torque+measurement+at+the+single-molecule+level.">Torque measurement at the single-molecule level.</a> Annu Rev Biophys. 42, 583-604 (2013).</li></ol>

وقد تم رفعها البراءة المرتبطة بهذا العمل في إطار PCT/NL2011/050446 المرجعية.

في السنوات الأخيرة، أثبتت تقنيات احدة جزيء تطبيق على نطاق واسع في دراسة البروتينات والإنزيمات processive السيارات الأخرى، مما أسفر عن نظرة ثاقبة حركية بهم وmechanochemistry الأساسية. في سياق قوة التحليل الطيفي، وقد قدمت مساهمات هامة من خلال القوة الذرية تدفق المجهري وتمتد، وملاقط بصرية والمغناطيسية. ملاقط بصرية والمغناطيسية (MT) قد نجحت لا سيما في الجمع بين مرونة كبيرة من حيث التلاعب الجزيئية مع مكانية عالية والقرار الزماني. هنا، ونحن نركز على MT، والتي يمكن أن تنطبق على كل القوى تمتد وعزم الدوران إلى الجزيئات البيولوجية المربوطة بين سطح والخرز مغنطيسية مسايرة فائقة superparamagnetic 1-3. ملاقط المغناطيسية (MT، الشكل 1A) هي تقنية متعددة جدا جزيء واحد التي تم استخدامها لرصد كل من الخواص الميكانيكية من الأحماض النووية وكذلك تفاعلها مع البروتينات. MT دينا العديد من القوةق، بما في ذلك البساطة والمتانة الشاملة لتنفيذ التجريبية، وتطبيق السهل من عزم الدوران، وعملية طبيعية والمعايرة واضحة في وضع قوة ثابتة 4، والإرشاد موازية قياسات 5، 6، وغياب التدفئة العينة وphotodamage. بالمقارنة مع غيرها من جزيء واحد النهج، MT توفر طريقة لإجراء قياسات قوة الاعتماد على قوات منخفضة تصل إلى 10 ≈ FN ولها القدرة على التحكم بشكل مباشر درجة الفائق. بينما في الغالب استخدمت النظام التجاري المتعدد الأطراف كأداة تجريبية للتحقيق في العمليات البيولوجية التي تنطوي على الأحماض النووية 7، 8، أنهم وجدوا أيضا تطبيق في الدراسات من الخواص الميكانيكية للبروتينات 9-13 خلايا أو 10، 14-17. تتوفر العديد من المراجع المفيدة التي تصف كيفية بناء وتشغيل MT 4، 18-20. Howevإيه، MT التقليدية لا تتبع الحركة الدورانية مباشرة، و، في حين أنها تطبيق عزم الدوران، وأنها لا تقيس عزم الدوران مباشرة. بالإضافة إلى أنها تحد من دوران حر من حبل الحمض النووي. هنا، نقدم اثنين من ملاقط ملحقات المغناطيس. أول، ووصف تدور بحرية ملاقط المغناطيسي (FOMT، الشكل 1B) 21، بما يسمح للقياسات التوازن تقلبات زاوية والتغيرات في تطور من المربوطة جزيئات الحمض النووي، من دون تقييد الحركة الدورانية حول محور حبل. الثانية، ووصف ملاقط عزم الدوران المغناطيسي (الإنتقالي العسكري، الشكل 1C)، والتي لديها القدرة على تطبيق ومباشرة قياس كل القوى والعزم على الجزيئات الحيوية واحدة 22-27. في بروتوكول التالية، ونحن نفترض أن القارئ لديه في له / لها التصرف على &#39;التقليدية&#39; الصك طن متري. نشير للقارئ إلى مناقشة لمراجع حول كيفية بناء وتشغيل MT إعداد، وكذلك consideالحصص التي يجب أن تؤخذ بعين الاعتبار في اختيار حبات مغناطيسية، مغناطيس، وإجراءات تتبع. بالإضافة إلى ذلك، المادتين 1 و 2 من نص البروتوكول تصف كيف نستعد عادة واحتضان عينة الحمض النووي للاستخدام في MT وكذلك القياسات الأولية التي يمكن القيام بها على الحمض النووي واحد في MT التقليدية. البابين 3 و 4 من نص البروتوكول توضيح كيفية أداة MT يمكن تكييفها بسهولة واستخدامها لقياس FOMT وMTT.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="702">
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:252px;">Sandblaster</td>
			<td style="width:123px;">Great Lake Orthodontics</td>
			<td style="width:119px;">190-070 Microetcher II</td>
			<td style="width:209px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:252px;">Nitrocellulose</td>
			<td style="width:123px;">Life Technologies</td>
			<td style="width:119px;">LC2001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">Magnetic particle concentrator</td>
			<td style="width:123px;">Life Technologies</td>
			<td style="width:119px;">12002D</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:252px;">Non-magnetic latex beads (0.5 &#956;m radius)</td>
			<td style="width:123px;">Polysciences</td>
			<td style="width:119px;">17010</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:252px;">Non-magnetic latex beads (1.5 &#956;m radius)</td>
			<td style="width:123px;">Sanbio</td>
			<td style="width:119px;">PV05N/2179&#160;&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:252px;">Antidigoxigenin</td>
			<td style="width:123px;">Roche</td>
			<td style="width:119px;">11 214 667 001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:252px;">Streptavidin-coated superparamagnetic beads (0.25 &#956;m radius)</td>
			<td style="width:123px;">Ademtech</td>
			<td style="width:119px;">3150</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:252px;">Streptavidin-coated superparamagnetic beads (0.5 &#956;m radius, &#8220;MyOne&#8221;)</td>
			<td style="width:123px;">Life Technologies</td>
			<td style="width:119px;">650.01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:252px;">Streptavidin-coated superparamagnetic beads (1.4 &#956;m radius, &#8220;M270&#8221;)</td>
			<td style="width:123px;">Life Technologies</td>
			<td style="width:119px;">653.05</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:252px;">Biotin-coated latex beads (0.5 &#956;m radius)</td>
			<td style="width:123px;">Life Technologies</td>
			<td style="width:119px;">F-8768</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:252px;">Cubic magnets for conventional tweezers</td>
			<td style="width:123px;">Supermagnete</td>
			<td style="width:119px;">W-05-N50-G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:252px;">Cylindrical magnet for MTT and FOMT</td>
			<td style="width:123px;">Supermagnete</td>
			<td style="width:119px;">R-06-02-02G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:252px;">Side magnet for MTT</td>
			<td style="width:123px;">Supermagnete</td>
			<td style="width:119px;">S-04-07-N</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:252px;">Linear stage</td>
			<td style="width:123px;">Physik Instrumente</td>
			<td style="width:119px;">M-126.PD</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:252px;">Rotary stage</td>
			<td style="width:123px;">Physik Instrumente</td>
			<td style="width:119px;">C-150</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:252px;">High-resolution automated sample stage</td>
			<td style="width:123px;">Physik Instrumente</td>
			<td style="width:119px;">P-733.2D</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">Software for coding analysis routines</td>
			<td style="width:123px;">&#160;The Mathworks</td>
			<td style="width:119px;">Matlab</td>
			<td style="width:209px;">custom-written routines are available from the authors</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

magnetic tweezers for the measurement of twist and torque

تقنيات جزيء واحد تجعل من الممكن للتحقيق في سلوك الجزيئات البيولوجية الفردية في حل في الوقت الحقيقي. وتشمل هذه التقنيات ما يسمى النهج قوة التحليل الطيفي مثل القوة الذرية المجهري، ملاقط بصرية، وتدفق وتمتد، وملاقط المغناطيسي. بين هذين النهجين، ملاقط المغناطيسي تميزوا من خلال قدرتها على تطبيق عزم الدوران مع الحفاظ على قوة تمتد ثابتة. هنا، ويتضح ذلك كيف يمكن لهذه ملاقط المغناطيسي التكوين التجريبية &quot;التقليدية&quot; يمكن، من خلال التعديل مباشرة من تكوين مجالها لتقليل حجم الحقل عرضية، أن تتكيف مع قياس درجة تطور في جزيء البيولوجية. ويطلق على تكوين الناتج ملاقط المغناطيسية التي تدور بحرية. بالإضافة إلى ذلك، فإنه يظهر كيف مزيد من التعديل من التكوين الحقل يمكن أن تسفر عن حقل عرضية بلغت قوته وسيطة بين أن من &amp; #8220؛ &quot;ملاقط المغناطيسية التقليدية وملاقط المغناطيسية التي تدور بحرية، مما يجعل من الممكن لقياس عزم الدوران مباشرة المخزنة في جزيء البيولوجية. ويطلق على هذا التكوين ملاقط عزم الدوران المغناطيسي. ويوضح شريط الفيديو المرافق بالتفصيل كيفية تحويل ملاقط المغناطيسية التقليدية إلى تدور بحرية ملاقط ملاقط المغناطيسية وعزم الدوران المغناطيسي يمكن أن يتحقق، ويوضح استخدام هذه التقنيات. هذه التكيفات الحفاظ على جميع نقاط القوة في ملاقط المغناطيسية التقليدية بينما توسع كثيرا من براعة هذا أداة قوية.

Watch this Scientific Journal Video about Magnetic Tweezers for the Measurement of Twist and Torque at JoVE.com

Magnetic Tweezers for the Measurement of Twist and Torque

ملاقط المغناطيسي، واحدة جزيء تقنية التلاعب قوية، يمكن تكييفها لقياسات مباشرة للتطور (باستخدام التكوين يسمى بحرية تدور-ملاقط المغناطيسي) وعزم الدوران (باستخدام التكوين يطلق ملاقط عزم الدوران المغناطيسي) في الجزيئات البيولوجية. وترد المبادئ التوجيهية لتنفيذ هذه القياسات، بما في ذلك تطبيقات لدراسة الحمض النووي وما يرتبط بها من خيوط نكليوتيد البروتين.

الملقط المغناطيسي لقياس تطور وعزم الدوران

Single-molecule techniques make it possible to investigate the behavior of individual biological molecules in solution in real time. These techniques ...

Education

Research

JoVE Core

JoVE Journal

Physics

Mechanical Engineering

Bioengineering

Unit 1

Force System Resultants

3-Dimensional Kinetics of a Rigid Body

Newton's Laws of Motion

SCIENTISTS IN ACTION

Fluorescent Nanoparticles for the Measurement of Ion Concentration in Biological Systems

الفلورسنت النانوية لقياس تركيز ايون في النظم البيولوجية

Tightly regulated ion homeostasis throughout the body is necessary for the prevention of such debilitating states as dehydration.1 In contrast, rapid ion ...

Stretching Short Sequences of DNA with Constant Force Axial Optical Tweezers

تمتد سلاسل قصيرة من الحمض النووي مع ثابت القوة المحورية الملقط البصري

Single-molecule techniques for stretching DNA of contour lengths  less than a kilobase are fraught with experimental difficulties. However, many ...

Multiplexed Single-molecule Force Proteolysis Measurements Using Magnetic Tweezers

المضاعفة واحدة جزيء القياسات التحلل البروتيني باستخدام الملقط قوة مغناطيسية

The  generation and detection of mechanical forces is a ubiquitous aspect of cell physiology,  with direct relevance to cancer metastasis1, atherogenesis2 ...

Magnetic Resonance Elastography Methodology for the Evaluation of Tissue Engineered Construct Growth

المغناطيسي منهجية Elastography الرنين لتقييم الأنسجة المهندسة النمو كونستركت

Traditional mechanical testing often results in the destruction of the sample, and in the case of long term tissue engineered construct studies, the use ...

Nanomanipulation of Single RNA Molecules by Optical Tweezers

Nanomanipulation من واحدة RNA الجزيئات بواسطة الملقط البصرية

A large portion of the human genome is transcribed but not translated. In this post genomic era, regulatory functions of RNA have been shown to be ...

Fabrication of a Dipole-assisted Solid Phase Extraction Microchip for Trace Metal Analysis in Water Samples

تلفيق من ساعد ثنائي القطب-الصلبة المرحلة استخراج رقاقة لتتبع تحليل المعادن في عينات المياه

This paper describes a fabrication protocol for a dipole-assisted solid phase extraction (SPE) microchip available for trace metal analysis in water ...

Optimized Setup and Protocol for Magnetic Domain Imaging with In Situ Hysteresis Measurement

Optimized Setup and Protocol for Magnetic Domain Imaging with In Situ Hysteresis Measurement

الإعداد الأمثل وبروتوكول لتصوير المجال المغناطيسي مع القياس التباطؤ في الموقع

This paper elaborates the sample preparation protocols required to obtain optimal domain patterns using the Bitter method, focusing on the extra steps ...

Protocol for MicroRNA Transfer into Adult Bone Marrow-derived Hematopoietic Stem Cells to Enable Cell Engineering Combined with Magnetic Targeting

بروتوكول لنقل ميكرورنا إلى المشتقة من نخاع العظام المكونة للدم الخلايا الجذعية البالغة لتمكينها هندسة الخلايا جنبا إلى جنب مع استهداف المغناطيسي

While CD133+ hematopoietic stem cells (SCs) have been proven to provide high potential in the field of regenerative medicine, their low retention rates ...

Measuring the Spin-Lattice Relaxation Magnetic Field Dependence of Hyperpolarized [1-13C]pyruvate

Measuring the Spin-Lattice Relaxation Magnetic Field Dependence of Hyperpolarized [1-13C]pyruvate

قياس الاسترخاء تدور شعرية الاعتماد المجال المغناطيسي من فرط الاستقطاب [1-13C] بيروفات

The fundamental limit to in vivo imaging applications of hyperpolarized 13C-enriched compounds is their finite spin-lattice relaxation times. Various ...

Magnetic-, Acoustic-, and Optical-Triple-Responsive Microbubbles for Magnetic Hyperthermia and Pothotothermal Combination Cancer Therapy

المغناطيسي والصوتي والبصري الثلاثي استجابة الفقاعات الصغيرة لارتفاع الحرارة المغناطيسي والعلاج ببوتوذرمال الجمع بين السرطان

The precision delivery of anti-cancer agents which aim for targeted and deep-penetrated delivery as well as a controlled release at the tumor site has ...