"高分子37の1以上の特徴的特性を決定する方法であって、前記方法は、a前記高分子37の第一端に常磁性マーカー40を設け、それによって高分子-常磁性マーカー-アッセンブリを形成するステップ、b前記高分子-常磁性マーカー-アッセンブリの前記高分子37の少なくとも一つの他端を、前記高分子37の前記他端を保持するための保持手段22の一以上の連結点に連結するステップであって、前記連結点がxy平面内に位置して、前記高分子-常磁性マーカー-アッセンブリが、前記xy平面に実質的に垂直に配置されたメインマグネット12と前記保持手段22の表面との間で、前記xy平面に垂直なz方向に実質的に配置されるようにし、前記メインマグネット12の極14、16がz方向に沿って配置され、前記メインマグネット12が、前記高分子-常磁性マーカー-アッセンブリの位置において実質的にz方向に向いた磁場を生成する前記ステップ、c前記メインマグネット12によって生成された磁場中における前記高分子-常磁性マーカー-アッセンブリの前記常磁性マーカー40の開始位置を決定するステップ、d前記メインマグネット12をその磁気軸に関して回転させ、それによって、前記常磁性マーカー40を、測定位置まで、前記メインマグネット12の前記磁気軸に関して回転させるステップ、e前記高分子-常磁性マーカー-アッセンブリの前記常磁性マーカー40の前記測定位置を決定するステップ、f前記測定位置から1以上の特徴的特性を算出するステップを含み、ステップaにおいて、前記常磁性マーカー40は、前記高分子37に直接的に取り付けられている、方法。前記特徴的特性がトルクであり、前記常磁性マーカー40に角度追跡マーカー42が設けられ、該角度追跡マーカー42によって、ステップeにおける前記開始位置に対する前記測定位置の、前記xy平面における前記常磁性マーカー40の位置の角度変位の決定が可能になる、請求項1に記載の方法。ステップcの前に、サイドマグネット19を用いた補助磁場を生成するステップをさらに含む請求項2に記載の方法。前記サイドマグネット19の極14、16が前記メインマグネット12の極14、16に対して逆向きとなるように、前記サイドマグネット19が、前記メインマグネット12に隣接して配置される、請求項3に記載の方法。前記サイドマグネット19が、水平のx方向に広がる2つの相隔たるxコイル51と、水平のy方向に広がる2つの相隔たるyコイル52を備える電磁コイル51、52のアッセンブリであり、前記電磁コイル51、52は、電線54を介して電流源53によって電力を供給され、前記電磁コイル51、52は、前記保持手段22が前記電磁コイル51、52によって囲まれた空間内に埋め込まれるように配置される、請求項3に記載の方法。前記メインマグネット12の磁力と前記サイドマグネット19の磁力との強さの比が、100001~101の範囲内である、請求項3から5のいずれかに記載の方法。ステップbにおいて、前記連結点が、前記メインマグネット12の磁気軸と位置合わせされ、前記特徴的特性がねじれである、請求項1に記載の方法。前記メインマグネット12の前記磁気軸と、前記保持手段22の前記連結点が一致するように、前記メインマグネット12と前記連結点が相対的に配置されうる、請求項7に記載の方法。前記メインマグネット12の前記磁気軸と前記連結点が、0.1μmの限度内で一致している、請求項8に記載の方法。前記高分子-常磁性マーカー-アッセンブリの、前記常磁性マーカー40および/または角度追跡マーカー42が1以上の可視化要素を備え、前記1以上の可視化要素が前記高分子-常磁性マーカー-アッセンブリの回転を可視化する手段として用いられる、先行する請求項の1つに記載の方法。前記高分子37が、ポリヌクレオチド部分、または、1以上のタンパク質部分と複合したポリヌクレオチド部分である、先行する請求項の1つに記載の方法。先行する請求項の1つに記載の方法を行うための装置10であって、前記装置10は、前記高分子37を保持するための保持手段22であって、前記保持手段22は、高分子37の少なくとも一端が連結される1以上の連結点を備え、前記連結点がxy平面内に位置して、前記高分子-常磁性マーカー-アッセンブリが、前記xy平面に実質的に垂直に配置されたメインマグネット12と前記保持手段22の表面との間で、前記xy平面に垂直なz方向に実質的に配置されるようにするものである、前記保持手段22、前記高分子37に力を適用するための磁場を生成するためのメインマグネット12であって、前記メインマグネット12は、その磁気軸に関して回転可能であり、前記保持手段22から制御可能な距離に配置され、前記磁気軸は、前記保持手段22のxy平面に垂直に配置され、前記メインマグネット12の極14、16が、前記z方向に配置され、前記メインマグネット12が前記高分子-常磁性マーカー-アッセンブリの位置において実質的に前記z方向に向いた磁場を生成するものである、前記メインマグネット12、前記メインマグネット12を回転させるための手段、前記常磁性マーカー40および/または角度追跡マーカー42の位置に関連する情報を画像化するための画像化手段32を備える装置10。前記メインマグネット12を回転させると、常磁性マーカー40が設けられた前記高分子37を回転させることができるサイドマグネット19をさらに備える、請求項12に記載の装置10。前記サイドマグネット19が、前記メインマグネット12の側面に取り付けられた永久磁石である、請求項13に記載の装置10。前記サイドマグネット19が、水平のx方向に広がる2つの相隔たるxコイル51と、水平のy方向に広がる2つの相隔たるyコイル52を備える電磁コイル51、52のアッセンブリであり、前記電磁コイル51、52は、電線54を介して電流源53によって電力を供給され、前記電磁コイル51、52は、前記保持手段22が前記電磁コイル51、52によって囲まれた空間内に埋め込まれるように配置されるものである、請求項14に記載の装置10。前記メインマグネット12の磁力と前記サイドマグネット19の磁力の強さの比が、100001~101の範囲内である請求項13から15のいずれかに記載の装置10。前記メインマグネット12の前記磁気軸と、前記保持手段22の前記連結点が好ましくは、0.1μmの限度内で一致するように、前記メインマグネット12と前記連結点が相対的に配置されうる、請求項12に記載の装置10。図1には、高分子の特徴的特性を測定するための装置10が図式的に示されている。装置10は、鉛直に配置されたメインマグネット12を備える。メインマグネット12は、底部にS極14、上部にN極16を有し、krotを低減させつつ力を適用するように設計されている。メインマグネット12は、後に説明するように、照明の目的のために中央孔18を画定している。それよりも小さなサイドマグネット19は、トルクを適用するためのものであって、メインマグネット12の極とは逆の極を有し、メインマグネット12の円筒状の外壁に取り付けられて、試験対象の高分子のビーズの回転を可能にする。結果として生じる磁場を点線で表している図2を参照。マグネット12および19はフレーム20に取り付けられており、フレーム20は、モータ図示せずにより回転および鉛直方向に移動しうる。メインマグネット12の下に保持手段22が配置される。保持手段22は、xy平面内でナノメートルのスケールで移動させることができる。図示した実施形態では、保持手段22はフローセル24を備え、フローセル24は、水密性のスペーサを用いて短い距離の間隔をあけて平行に配置された透明な顕微鏡のカバースライド26例えばガラス製から作られている。底部スライド26’の内側表面28図2および図3を参照は、ニトロセルロースまたはポリスチレンなどの粘着剤で被覆されている。粘着性となった底部スライド26の内側表面28に対して、機械的なドリフトを補正するための1以上の非磁性の基準物29ここで、非磁性のラテックスビーズの直径は、例えば約3.0マイクロメートルであるが非特異的に取り付けられている。照明手段30例えば、1以上のLEDおよび焦点レンズが該フレームに取り付けられ、中央孔18と一直線に並んでいる。フローセル24の下に、CCDカメラおよび/または光検出器などの画像化手段32と、100xの油浸対物レンズなどの適切な拡大手段33が配置され、これらもまた、照明手段30および中央孔18と一直線に並んでいる。拡大手段33の下には、圧電制御ナノメーターステージ40が配置され、これにより、対物レンズの焦点平面のz方向の微調整が可能となる。画像化手段32は、画像化手段32からの信号を受信し、信号を解析し、特徴的特性を算出するためのコンピュータ34に接続される。通常、信号およびデータは、コンピュータ34のメモリ36に記録される。コンピュータ34には、受信した情報および算出した特徴を表示するためのスクリーン38ならびにプリンタ図示せずが設けられている。基準ビーズ29は、リン酸緩衝生理食塩水PBS緩衝液中での約30分間の培養によりスライド26’にランダムに取り付けることができる。高分子37には常磁性マーカー40が設けられ、保持手段22に連結される。例えば、DNAコンストラクトは、両端で官能性DNAPCR断片特には、複数のビオチン基を有する第1のPCR断片と、複数のジゴキシゲニン基を有する第2のPCR断片に連結される。高分子を保持手段18に取り付けるために、下側カバースライド26の内側表面に抗ジゴキシゲニン部分を非特異的に取り付けることにより表面を官能化し、そこにジゴキシゲニン官能性の高分子のPCR断片を結合させる。次いで、内側表面26’をBSAウシ血清アルブミン、ポリ-L-グルタミン酸またはカゼインなどのブロッキング剤と接触させることにより、該表面を不動態化させる。ビオチンPCR断片は、常磁性マーカー例えば、直径2.8マイクロメートルのストレプトアビジン被覆超常磁性ビーズM270Invitrogenから入手可能に連結される。連結の後、角度追跡マーカー例えば、ビオチン標識化Fluosphereマイクロスフェア同様にInvitrogenから入手可能などの、1以上のそれより小さな非磁性ビーズ42を、マーカー-高分子アッセンブリのそれより大きな常磁性マーカー40に取り付ける。取り付けは、これらのマイクロスフェアの予め定められた希釈溶液と共に充分な時間フローセルを培養することによって為される。典型的には、1つもしくは2つ、またはそれより多くのマイクロスフェアが、磁性ビーズに取り付けられる。これらの蛍光性マイクロスフェアは、視覚上の非対称性を該アッセンブリに与える。その非対称性は、ビーズの画像に同様の非対称性を与えて回転を追跡するのに充分なものである図4を参照。より詳細には、より小さな角度追跡ビーズにより、以下のアルゴリズムを用いて、約0.1°の精度で、非焦点CCD画像の相互関係分析crossrelationanalysisを通じて位置および回転角度を追跡することが可能となる。常磁性ビーズおよび非対称性を示すより小さなマイクロスフェアの非焦点CCD画像を得る。常磁性ビーズ画像の対称性の中心を位置追跡アルゴリズムにより決定する。この対称性の中心の回りで、非対称性を含む半径方向の区域を選択し、極変換を行う。非焦点画像およびそれ自身の鏡像を半径方向に平均化することにより、2つの角度シグネチャangularsignatureが得られる。これらの角度シグネチャの相互相関により、対称性シフトを示す最大値が与えられる。サブピクセルフィッティングにより、角度フィットとして以前に決定された最大値の周囲での選択を用いて角度位置を決定することで、サブピクセル分解能での角度位置が得られる。上記の構成を用いて、そのように連結された高分子を先ず、図2に示されるように、ねじれ的に緩和された状態=0回転で画像化する。CCD画像の解析から、x、yおよびz方向におけるビーズの位置を決定するScience27118351837。その後、回転するように配置されたマグネット12および19を、所定の方向例えば、螺旋構造の二本鎖DNAの場合に、更に巻く方向即ち、螺旋の方向または巻き戻す方向逆方向に予め定められた回数Nだけ回転させる。図3を参照されたい。その後、ねじれ的に緊張した高分子に接続された常磁性マーカーを、僅かに非焦点化された方法で再び画像化する。図4を参照されたい。図5は、CCD画像の解析から得られた回転変動の軌跡を、表面取付ビーズ上の信号およびヒストグラム、従来の磁気ピンセットに保持されたDNA連結ビーズ例えばUS20030166262A1を参照真ん中の信号およびヒストグラム、および本発明に従うDNA連結ビーズ真ん中の信号およびヒストグラムについて比較したものである。伸張力は全ての軌跡について3pNである。図6~図9は、dsDNA具体的には、8キロ塩基対kbpのDNA分子について、PBS緩衝液中、3.5pNの伸張力でのトルク測定結果を示す。図6は、ねじれ的に緩和されたDNA開始位置=0回転およびN=40回転について、DNA連結ビーズの角度変動のガウス分布を示す。DNAによる復元トルクに起因する分布中心のシフトが見られる。図7は、角度分布の幅、従ってトラップ剛性がDNAによるトルクの範囲について一定であることを示す。図8は、回転数の関数としての平均角度左のY軸を示し、これは、式krotkBTおよびTMacromoleculekrotを用いて、トルクに直接変換することができる右のY軸。座屈トルクは、図8中の正の回転におけるトルク対回転数のデータのプラトーから決定できる。力の関数としてのDNAのねじれ持続長Cは、弾性ねじれレジームにおけるこれらのデータの線形適合から決定できる。図9は、連結されたDNAの伸長を示す。当該装置を用いて、単一の高分子を更に巻きおよび巻き戻しながら、高分子連結物の伸長およびトルク応答を決定する。ねじれ的に緩和された分子0回転から開始すると、DNAは当初、等方性の柔軟なロッドのように振る舞う。分子に対して正の回転が付加されるとき、その伸長はほぼ一定のままであり、平均角度信号におけるシフトは、回転数の増加につれて直線的に減少する。小さい角度変位の範囲では、ねじれトラップの剛性は適用される回転数に依存しないため、このことは、ねじれ歪みは分子内で直線的に増大することを示す。N回転後のトルクTは2πNkBTCLc式中、CおよびLcはそれぞれ、DNAのねじれ持続長および輪郭長であるに等しいため、Cはトルク応答の直線の傾きから直接的に決定されるLは、独立したDNA伸張実験から決定される。分子が倒れて絡み合った超らせんplectonemicsupercoilsを形成する臨界ねじれ密度に達するまで、正の回転が更に付加されるにつれてねじれ歪みの増大が続く。この遷移を超えると、分子におけるトルクはTb座屈トルクで一定となり、更なる回転は、伸長の急速な減少に関連する絡み合った超らせんの蓄積に繋がる。負の回転がねじれ的に緩和されたDNAに適用された場合、同様に、DNAは当初、等方性のロッドのように振る舞い、正の回転での状況と比較して逆の符号を有する復元トルクを発揮する。1pN以上の張力下で、巻き戻すときにDNAは倒れず分子の伸長はおおよそ一定となる、代わりに、分子は局所的に変性する。該当する変性トルクTdenat10±1pNnm。伸張力Fの関数として座屈トルクTbおよびねじれ持続長Cを決定するための体系的なトルク応答測定を単一のDNAに対して行った。Fの増加に伴い、体系的にTbは増加する。DNAの弾性の単純なモデルでは、Tb12式中、Lpは、独立した伸張実験から決定される曲げ持続長であると予測される。回転数の関数としてのトルクの線形適合から導出されたDNAの有効ねじり剛性Cは、有意なF依存性を示している。本発明に従う方法および装置を用いたトルクの直接測定は、DNA-タンパクフィラメントなどの複雑な構造のねじれ特性を調べることもできるという利点を有する。RecAへテロ二本鎖を試験した。RecAへテロ二本鎖は、生存細胞内においては、RecA被覆一本鎖DNAによる二本鎖DNAのストランド侵入の産物である。リコンビナーゼRecAのフィラメントは、相同的組換えによるDNA修復経路において中心的役割を果たしている。ATPγSの存在下、ねじれ的に束縛されたDNA上にRecAをアッセンブルさせた。ねじれ的に緩和された状態でRecAフィラメントを完全にアセンブルさせるために、マグネットの回転を用いた。緩和されたヘテロ二本鎖のシフトは、裸の状態に対して-330回転であった。これは、RecAの結合で1bpあたり15°の巻き戻しが観察されたことを考慮して、7.9kbpのDNAコンストラクトのRecAでの完全な被覆として予測したものである。伸長およびトルクの両方を測定しながら、RecAへテロ二本鎖を更に巻きまたは巻き戻した。トルクの初期の増大の適合からCRecAが得られる。CRecAは、同じ力での裸の状態のDNAのそれよりも1.8倍大きかった。図10は、本発明の代替的な実施形態を示す。高分子のトルクを測定するための装置には、サイドマグネット19として、電磁コイル51、52のアッセンブリが備えられている。左の図は、そのようなアッセンブリの側面図を示し、右の図は、アッセンブリの概略的な平面図を描いている。アッセンブリは2つの相隔てられたxコイル51と、2つの相隔てられたyコイル52とからなる。特定の実施形態において、2つのyコイル間の距離は約10cmであり、xコイル間の距離は約5cmである。注意すべきは、これらの寸法は、自由に調整可能であり、決して本発明の範囲を限定するものではないということである。右図に見られるように、電磁コイル51、52は、電線54を介して任意の適切な電源例えば、交流電源によって電力を供給される。電磁コイル51、52は、フローセル22が電磁コイル51、52の間の空間に埋め込まれるように配置される。サイドマグネット19として電磁コイル51、52を用いることによって、フローセル22に平行な平面においてのみ、均一な場を作ることができる。トルクを適用するために用いられるこの場は、メインマグネット12による上方への引張力とは独立して別に制御することができる。電磁コイル51、52の組合せおよび永久磁石を用いることで、常磁性マーカー40に適用されるトルクをメインマグネット12の引張力から切り離すことができ、それにより、常磁性マーカー40の制御における更なる自由度を導入できる。図11は、メインマグネット12の一定の引張力の下で、電磁コイル51、52の磁場強度の増加の下での常磁性マーカー40の変動の幾つかのプロットを示す。電磁コイルがオフのとき、角度変動はほぼ円軌道上にある。電磁コイル51、52を作動させると、電磁コイル51、52による磁場の増加につれて角度変動の束縛はますます大きくなる。電磁コイル51、52を用いる利点は、これらのコイルによる場が、コイルに流れる電流を単純に調整することによりつまり、ノブを回して調整され得るということである。永久のサイドマグネット19で同じプロットを得ようとすると、再現可能な方法で、サイドマグネットと常磁性マーカー40との間の距離を調整する必要があるであろう。図12は、高分子のねじれを測定するための方法および装置の一実施形態を示す図である。図1から図3と同様の部分は、同じ参照符号で示されている。高分子のねじれを測定するための装置10は、鉛直に配置された環状のメインマグネット12を備える。メインマグネット12は、底部にS極14、上部にN極16を有する。こうしてメインマグネット12は中央孔18を画定する。先に示したトルク測定装置とは異なり、この実施形態は、より小さなサイドマグネット19を欠いている。結果として生じる磁場を、図13の左部分に点線で表している。メインマグネット12はフレーム20に取り付けられており、フレーム20は、モータ図示せずにより回転および鉛直方向に移動しうる。メインマグネット12の下には保持手段22が配置される。保持手段22は、xy平面内をナノメートルのスケールで移動させることができる。図示された実施形態では、保持手段22はフローセル24を備え、フローセル24は、スペーサを用いて短い距離の間隔をあけて平行に配置された透明な顕微鏡のカバースライド26例えばガラス製から作られている。底部スライド26’の内側表面28図2および図3を参照は、ニトロセルロースで被覆されている。底部スライド26’の内側表面28に対して、機械的なドリフトを補正するための1以上の非磁性基準物29ここで、非磁性のラテックスビーズの直径は、例えば約3.0マイクロメートルであるが取り付けられている。照明手段30例えば、1以上のLEDが該フレームに取り付けられ、中央孔18と一直線に並んでいる。フローセル24の下に、CCDカメラなどの画像化手段32と、100xの油浸対物レンズなどの適切な拡大手段33が配置され、これらもまた、照明手段30および中央孔18と一直線に並んでいる。拡大手段33の下には、圧電制御ナノメーターステージ40が配置され、これにより、対物レンズの焦点平面のz方向の微調整が可能となる。画像化手段32は、画像化手段32からの信号を受信し、信号を解析し、特徴的特性を算出するためのコンピュータ34に接続される。通常、信号とデータは、コンピュータ34のメモリ36に記録される。コンピュータ34には、受信した情報および算出した特徴を表示するためのスクリーン38とプリンタ図示せずが設けられている。基準ビーズ29は、PBS緩衝液中での約30分間の培養によりスライド26’にランダムに取り付けることができる。高分子37には常磁性マーカー40が設けられ、保持手段22に連結される。例えば、DNAコンストラクトは、両端で官能性DNAPCR断片特には、複数のビオチン基を有する第1のPCR断片と、複数のジゴキシゲニン基を有する第2のPCR断片に連結される。高分子を保持手段22に取り付けるために、下側カバースライド26’の内側表面を抗ジゴキシゲニンで官能化することにより表面を調製し、そこにジゴキシゲニン官能性の高分子のPCR断片を結合させる。ビオチンPCR断片は、常磁性マーカー例えば、直径2.8マイクロメートルのストレプトアビジン被覆超常磁性ビーズM270Invitrogenから入手可能に連結される。ねじれを決定するために、連結された分子は、その主軸がマグネット12の長手軸に一致するように配置される。このようにして、常磁性マーカーは、連結点の回りで円運動をし、それによって連結点の回りで円軌道をたどる。この円運動は、高分子のねじれに変化をもたらす熱変動と、その結果の常磁性マーカーの応答とによって起こる。xy平面内のほぼゼロ磁場であるこの特定の測定位置において、常磁性マーカーの円運動は、上述の通り、連結点に関する回転と一致する。図13の右側を参照されたい。円形のメインマグネット12の主にz方向に揃った場を破線で表している。マグネットは、主にz方向に揃った場で使用される。常磁性マーカー40の好ましい磁化軸m0は、鉛直の磁場と一直線に並び、常磁性マーカー40はz軸の回りを自由に回転しうる。図14は、ねじれ構造において測定された常磁性マーカー40のx,y変動のプロットを示す。つまり、連結された分子は、ゼロの位置において、その主軸がマグネット12の長手軸と一致するように配置されている。この状況では、常磁性マーカーの回転に対するメインマグネットからの束縛はないため、前記マーカーは円上での熱変動を起こす。この円は、該プロット中に示される。これらの熱変動は角度に変換することができる。該角度は、高分子のねじれの変化に関連し得る。図15は、中央に位置合わせされた円筒形のマグネット12の下での、連結された1.4μmの半径の常磁性マーカー40のx、y変動を示す。0.5μmの半径の角度追跡マーカー42は、連結された常磁性マーカー40に取り付けられ、回転を検出するための基準マーカーとして機能する。全てのx,y位置を灰色で示している。軌跡黒色の軌跡で示されるの区域からの選択されたフレームについて、対応するCCDカメラ画像を示している。常磁性マーカー40の位置のx、yおよびzの追跡を容易にするために、常磁性マーカー40の画像は焦点を~4μm外したものであった。画像から、ビーズの回転小さいマーカービーズの相対的な位置から追跡可能と、x、y平面内の円環上の常磁性マーカー40の位置との間に一定の関係があることが明らかである。角度追跡マーカー42の位置は、常磁性マーカー40の円環上の位置と同期して回転しており、動径ベクトルから反時計方向に~5°の角度を維持している。角度追跡マーカー42の位置灰色およびx,y平面内の位置黒から決定される常磁性マーカー40の回転角度のプロットも示している。両プロットは非常によく一致し、区別ができない。図15cは、最初の3秒に焦点を当てた、bの軌跡の拡大を示す。灰色と黒色の軌跡は明らかに別個のものであるが、互いに近接した軌跡を描いている。図16~図18は、7.9kbpのDNA101上への組み換えタンパク質ARecAフィラメント102のアッセンブリのモニタリングによる、DNA連結物のねじれにおける動的な変化をモニタリングするためのねじれ構造の能力の一例である。RecAおよび非加水分解性のATP類似体であるATPγSを添加すると、ねじれ構造中に保持された直径1.4μmの常磁性マーカー40は螺旋状の軌跡を描き、これは、DNA連結物が巻き戻されながら長くなっていることを示す図16。灰色の値は経過時間を示す。螺旋状の軌跡は、t=0秒においてz~0で開始し、1000秒後にz~μmで終了した。図17および図18は、6.5pNの引張力の下でのR=1.4μmの常磁性マーカー40B、および、1.5pNの引張力の下でのR=0.5μmの常磁性マーカーRについて、時間の関数として回転角度θ図17および高さz図18をモニタリングすることによって、どのように、完了までヘテロ二本鎖のアッセンブリが追跡されうるかを示す。7.9kbpのDNA101の、-328±10回転までの総巻き戻しと、4.1±0.1μmまでの伸長が観察される。"