基因组DNA羟甲基化电致化学发光生物传感研究

发布时间：2020-05-25 07:26

【摘要】：5-羟甲基胞嘧啶(5-hydroxymethylcytosine,5-hmC)是继5-甲基胞嘧啶(5-methylcytosine,5-m C)之后发现的第六种碱基,由TET(ten-eleven translocation)蛋白家族酶催化氧化5-mC生成,已发现在多种哺乳动物组织和细胞中有着丰富的表达。与5-mC相比,5-hm C含量更低,但是其在许多生物过程中发挥着独特的生物学功能。更重要的是,越来越多的研究表明,5-hmC水平在各种癌细胞中显著降低,这意味着它可能成为癌症早期诊断的生物标志物。因此,建立可靠、选择性高且简便的基因组中5-羟甲基胞嘧啶双链DNA(5-hmC-dsDNA)检测方法至关重要。电致化学发光(Electrogenerated chemiluminescence,ECL)分析技术因具有电化学电势可控和化学发光灵敏度高的双重优势,已广泛应用于生物分析,免疫分析,食品安全和环境监测等领域。基于此,本论文以5-hmC-dsDNA为研究目标,从丰富双链DNA的固定化方式角度入手,建立了两种高选择性和高灵敏的检测基因组中5-hmC-dsDNA的ECL生物传感方法。全文共分为三章,主要内容如下:第一章,首先介绍了电化学发光的基本原理和应用,其次综述了DNA的组成、结构和电化学发光DNA生物传感器的基本原理,最后总结了DNA羟甲基化及其研究进展,并阐述了本论文的研究内容及意义。第二章,通过使用固定探针和钌复合物标记的报告探针作为ECL探针,结合高钌酸钾选择性氧化5-hmC-dsDNA,建立了一种检测5-hmC-dsDNA的ECL生物传感新方法。结果表明,5-hmC-dsDNA含量在0.0090%~0.5761%范围内时,电化学发光强度与5-hmC-dsDNA含量呈良好的线性关系(R=0.9973),检出限为0.0036%(S/N=3)。该方法可用于小鼠不同组织中5-hmC-dsDNA的检测,并发现不同小鼠组织中5-hmC-dsDNA含量差异显著:脑组织中含量最高,脾脏组织中最低,表明所建立的传感方法可用于生物组织中5-hmC-dsDNA的检测。第三章,基于聚腺嘌呤-金的相互作用电化学发光高灵敏检测基因组5-hmC-dsDNA。首先通过使用DNA甲基转移酶(M.HhaI)对DNA序列中5-hmC的羟基进行化学修饰,在M.Hha I存在的情况下,5-hmC-dsDNA经巯基乙胺处理后可转化成氨基衍生的5-hmC-dsDNA。然后将一条含有聚腺嘌呤(polyA)的DNA作为固定探针,通过聚腺嘌呤-金的特异性吸附作用将5-hmC-dsDNA固定在电极表面。最后,利用生物素-亲和素的高亲和作用使得亲和素修饰的钌复合物结合到固定探针上,根据ECL强度与5-hmC-dsDNA含量之间的关系,实现了对5-hmC-dsDNA的高灵敏检测。该方法对5-hmC-dsDNA的检出限达0.0003%(S/N=3)。
【图文】：

生物传感,生物识别,信号传感,生物传感器

图1.1双链DNA分子结构示意图

定量检测,基因组DNA,双链,多通道

图 1.2 电化学免疫传感器定量检测基因组 DNA 中 5-hmC[75]使用双链 DNA 抗体（Anti-dsDNA antibody）完成了对 5-hmCDNA）的固定，解决了上述方法只能检测单个碱基或只能检测 5-h们基于 5-hmC 的糖基化修饰构建了一种检测 5-hmC 的多通道电
【学位授予单位】：西北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O657.1;TP212.3

【参考文献】