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单分子力谱技术磁镊对单个核小体的研究的任务书
任务书
一、任务背景
核小体是一种复杂的蛋白质-DNA超级结构，由一对核心希尔柏格（H2A、H2B、H3和H4）蛋白质与核小体周围的H1蛋白质组成。核小体是细胞染色体组织的基本单位，对细胞和生物体的基因表达、DNA复制和修复等生命过程起着至关重要的作用。因此，研究单个核小体的力学性质、构象变化和结构稳定性具有非常重要的意义。
单分子力谱技术是一种基于石墨表面与DNA或蛋白质分子的非共价相互作用的方法，可以测量单个分子的机械性质，并可揭示分子内部构象变化和结构稳定性的信息。近年来，单分子力谱技术已被广泛应用于分子纳米学、生物医学、材料科学和纳米技术等领域。
本研究将运用单分子力谱技术磁镊，研究单个核小体的力学性质、构象变化和结构稳定性，以期深入了解核小体的生物学功能和机制，为生命科学和医学研究提供新思路和理论依据。
二、任务目标
1.构建单分子力谱技术磁镊实验系统，搭建核小体样品制备和测量平台；
2.制备核小体样品，对核小体样品进行表征及稳定性分析；
3.利用单分子力谱技术磁镊测量单个核小体的力学性质和构象变化；
4.开展理论模拟和数据分析，分析核小体的结构、变形和稳定性；
5.探讨核小体在基因表达、DNA复制和修复等生命过程中的作用机制。
三、任务内容与方法
1.单分子力谱技术磁镊实验系统搭建
（1）选购单分子力谱技术磁镊设备及相关器件和附件；
（2）设计、制造样品支架及其动力学部件，以支持核小体样品，并调整实验性能；
（3）设计、制造适配器、管道以及控制系统等配套设备和附件；
（4）搭建实验室，调试实验仪器设备和相关系统软件。
2.核小体样品制备及分析
（1）制备核小体样品，包括分离和纯化核小体、以透射电子显微镜（TEM）对核小体样品进行表征等；
（2）分析核小体样品的稳定性，对核小体在不同环境条件下的稳定性进行测定和分析，探讨核小体的结构和稳定性；
（3）制备核小体二聚体、超二聚体及DNA-核小体复合物等模型样品，进行定量和定性的测量和分析。
3.单分子力谱技术磁镊测量
（1）对核小体样品进行粘附制备，包括样品修饰、选择和粘附处理等；
（2）对核小体样品进行单分子力谱测量，测定其力学性质和构象变化信息；
（3）对核小体样品进行变形、拉伸、旋转等单分子理化实验，测定并分析核小体结构、变形和松弛性质；
（4）实时监测核小体复合物解离和重组的过程，探讨其离子效应和环境因素对核小体稳定性的影响。
4.理论模拟和数据分析
（1）基于核小体晶体结构模型等先验信息，开展核小体力学性质和构象变化的理论模拟；
（2）对实测数据进行数据处理和统计分析，得到核小体的拉伸和变形特征；
（3）通过分子动力学、有限元等模拟方法，计算和预测核小体在不同环境下的结构塑性和变形特性；
（4）结合理论计算和实测结果，探讨核小体稳定性和功能机制。
四、预期成果
1.单分子力谱技术磁镊实验系统建成，并通过实验验证其性能和基本信号；
2.成功制备核小体样品及其复合物样品，对其进行表征和稳定性分析；
3.成功测量核小体的力学性质和构象变化，并分析其结构稳定性；
4.对核小体的理论模拟和数据分析取得进展，探究其基本力学性质和功能机制。
五、进度安排
本研究计划为期24个月，具体进度安排如下：
第1-3个月：选购仪器设备、组建实验团队、设立实验室、制定实验计划；
第4-9个月：搭建单分子力谱技术磁镊实验系统，通过实验验证其性能和基本信号；
第10-15个月：制备核小体样品及其复合物样品，表征及稳定性分析；
第16-20个月：测量核小体的力学性质和构象变化，分析其结构稳定性；
第21-24个月：开展理论模拟和数据分析，探究核小体的结构和功能机制；撰写成果报告和论文。
六、研究团队及工作分工
本研究团队由主要研究人员、技术工程师、研究助理和实验室管理者组成，具体工作分工如下：
1.主要研究人员：负责研究方案制定、影响实验的重大问题解决、数据分析和结果解释等工作；
2.技术工程师：负责设备选购、调试、维护和数据采集等工作；
3.研究助理：负责实验样品的制备和粘附处理、元器件的组装和调试等工作；
4.实验室管理者：负责实验室的日常管理、物资采购和实验室环境的维护等工作。
七、经费预算
本研究经费总计300万元，其中设备购置费150万元，实验室建设和维护费用50万元，研究人员和助理工资约50万元，差旅和会议费用50万元。经费来源为国家自然科学基金。
八、参考文献
1.LiG,LevitusM,BustamanteC,WidomJ*.RapidspontaneousaccessibilityofnucleosomalDNA.NatStructMolBiol,2005,12(1):46-53.
2.ChangH,etal.Nucleoso