大多数生物的遗传物质由DNA(一种复杂的有机分子)携带。DNA很长——对人类来说，分子的长度估计约为2米。在细胞中，DNA以一种密集的形式出现，分子链以一种复杂但有效的方式盘绕在一起。组蛋白是一种结构支持蛋白，DNA分子的一部分可以包裹在组蛋白周围，在DNA的紧实过程中起着关键作用。dna -组蛋白的包裹过程是可逆的——这两个分子可以展开和再包裹——但我们对其中的机制知之甚少。现在，通过应用高速原子力显微镜(HS-AFM)，来自金泽大学(NanoLSI WpI)的Richard Wong及其同事为dna -组蛋白相互作用的时空动力学提供了有价值的见解。

研究人员观察了DNA和一种名为H2A的组蛋白(五种主要组蛋白之一)之间的相互作用。为了检验HS-AFM作为dna -组蛋白相互作用成像可行工具的适用性，他们首先关注H2A的原生状态。Wong和他的同事能够描绘出分子的拓扑结构，以及它是如何随时间变化的。重要的是，他们表明，在HS-AFM过程中，一个敲击力不断施加在分子上，并不会导致构象变化或实际损伤。

为了实时观察DNA- h2a与HS-AFM的相互作用，科学家们制备了不同长度和形式的DNA样本:质粒(长和圆)、长线性和短线性的DNA，其中短线性的DNA具有最高的运动性。实验表明，原子力显微镜成像中DNA载体的选择至关重要;研究发现，一种特殊的脂质层效果较好，因为它不会强烈吸收DNA链。

通过观察H2A与短线性化DNA(研究人员称之为“尺蠖DNA”)的相互作用，得出了最显著的结果。具体来说，可以区分四种不同的交互情况:触摸、滑动、夹住和包裹，相关的运动确实类似于尺蠖的运动。

Wong和同事还通过改变含有dna -组蛋白聚集物的液体的盐浓度，研究了离子强度对dna -组蛋白结合亲和力的影响。当增加液体的盐度时，发现聚集体溶解。当再次稀释液体，从而降低盐含量时，骨料发生了转变。这一结果表明，改变DNA-H2A复合体环境的离子强度(即盐浓度)提供了一种模拟dna -组蛋白相互作用强度变化的方法，因为它们发生在活生物体中。

Wong及其同事的报告首次实时观察了dna -组蛋白相互作用，并令人信服地表明了HS-AFM在研究这种生物过程方面的适用性，同样也适用于疾病。引用研究人员的话:“(我们的工作)证明了……研究各种人类疾病中的蛋白质聚集和蛋白质-核酸聚集形成的潜力。”

最后，值得强调的是该论文的第一作者Nishide Goro的贡献，他是金泽大学前沿科学倡议研究生院纳米生命科学部门的一名博士生。在王教授和林博士的指导下，Nishide先生在报告的研究中发挥了关键作用，他进行了实验，共同设计了研究，并共同撰写了论文。Nishide先生还参加了金泽大学的纳米精确医学、科学和技术的WISE计划，该计划旨在利用我们对纳米尺度生物和其他过程的日益加深的理解，在疾病预防、诊断和治疗方法方面进行创新。

[背景]

原子力显微镜(AFM)是一种成像技术，其中的图像是通过扫描表面与非常小的尖端。探针的水平扫描运动由压电元件控制，垂直扫描运动转化为高度轮廓，导致样品表面的高度分布。由于该技术不涉及透镜，它的分辨率不受所谓的衍射极限的限制，例如在x射线衍射。在高速装置(HS-AFM)中，该方法可以用于实时生成样本结构演变的电影，因为一个典型的生物分子可以在100毫秒或更少的时间内被扫描。现在，来自金泽大学的Richard Wong和他的同事们已经成功地应用了HS-AFM技术来研究DNA围绕结构蛋白的包裹。

纳米GRAFINITI生命科学的分工和智慧程序金泽大学五郎Nishide,论文的第一作者报告应用HS-AFM可视化DNA-histone动态,是一个博士学生部门的Nano的研究生院生命科学前沿科学计划(GRAFINITI),金泽大学的一个教育项目，培养希望参与建立“纳米探针生命科学”这一新的科学领域的优秀研究生。该项目的导师都是隶属于WpI- nano生命科学研究所(WpI- nanolsi)的世界级研究人员，该研究中心成立于2017年，是日本教育、文化、体育、科学技术省的世界一流国际研究中心倡议(WpI)的一部分。其目标是建立世界级的研究中心。此外，Nishide先生被金泽大学的纳米精密医学、科学和技术的WISE计划录取。值得注意的是，WISE是一个为期五年的综合博士前和博士后学位项目，重点关注人类的五种疾病(癌症、生活方式疾病、神经系统疾病、由微小颗粒引起的疾病和由纳米材料引起的疾病)。它的使命是培养技术熟练的医学和工程专业人员，他们通过理解和控制纳米级的疾病，为创造创新的疾病预防、诊断和治疗方法做出贡献。WISE计划由来自四个领域(纳米计量学、生命科学、超分子化学和计算科学)的科学家社区培育，所有这些都参与跨学科对话。

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