硫黄素T与包含GA平行双链之间作用及分析应用

发布时间：2020-06-23 03:26

【摘要】：ThT(硫黄素T,Thioflavin T)是一种苯并噻唑染料,一开始用于淀粉样蛋白的分析中。近几年来,有研究者发现ThT还可以作为优秀的G-四链体配体。但是我们发现并不是所有能增强ThT荧光的都是G-四链体,比如ATP适配体,双链等。为了总结出增强ThT荧光的DNA结构特征,我们就以ThT与DNA作用为出发点进行探讨性实验。本文的主要内容及结论如下:1.首先,我们设计了 G-四链体序列GGGTTA和它的变体(可能形成G-四链体或其他结构)与硫黄素T作用,发现ThT可以与包含几个GA单元的非G-四链体结构紧密绑定产生约100倍的荧光增强现象,而且该序列形成的是平行双链结构。向GA平行双链中引入反Watson-Crick氢键稳定的A-T碱基对,则有利于ThT进入G·G和A·A碱基对形成的空穴中,从而抑制ThT结构中芳香环的转动而处于激发态。最后通过反平行双链DNA与ThT的作用,发现ThT与含有两个连续的G·G摇摆碱基对的反平行双链有较强的绑定作用。2.基于ThT与包含GA的平行双链之间的作用,设计了 DNA金属传感器和分子器件。结合C-Ag~+-C和T-Hg~(2+)-T作用,我们分别设计了两条含C-C和T-T错配的包含GA的平行双链分别用于检测Ag~+和Hg~(2+)。这两个传感器在灵敏度、选择性和实用性上都显示出良好的工作性能。基于DNA三链的形成条件,我们设计了包含GA单元hoogsteen氢键稳定的平行双链的三链DNA序列作为DNA纳米pH开关,以ThT为荧光读出信号,在pH 8.0和pH 5.5之间变化时,显示出“Turn-off”和“Turn-on”的信号,展现出很好的循环性能。
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O657.3
【图文】：

纳米,比例,双链,碱基

ＤＮＡ单链结构是ＤＮＡ最基本的结构单元，一般在ＤＮＡ复制、转录等生命逡逑过程中存在。ＤＮＡ链由脱氧核糖核苷酸聚合而成。脱氧核糖核苷酸由一分子脱逡逑氧核糖、一分子磷酸和一分子碱基通过磷酸二酯键和糖苷键组合而成（如图１．１），逡逑碱基有四种分别是：Ａ邋（腺嘌呤）、Ｇ邋（鸟嘌呤）、Ｔ邋（胸腺嘧啶）和Ｃ邋（胞嘧啶）。逡逑这四个碱基以一定方式排列即形成了邋ＤＮＡ单链。逡逑ＤＮＡ双链结构一般指经典的反平行的ＤＮＡ双螺旋双链结构＾８。两条ＤＮＡ逡逑单链通过碱基互补配对结合，其中Ａ－Ｔ配对，形成两个氢键；Ｃ－Ｇ配对，形成逡逑三个氢键。Ｗａｔｓｏｎ－Ｃｒｉｃｋ双链９中形成氢键时的四个碱基均处于反式，如图１．１逡逑所示。逡逑反平行双链ＤＮＡ根据结构特征又分为Ａ型、Ｂ型和Ｚ型，最常见的构型是逡逑Ｂ型双链。１０结构特点为：右手双螺旋，碱基对之间会有一定的旋转角度，含有逡逑宽而深的大沟和窄而浅的小沟，每１０．５个碱基一个循环，长度约为３．３２邋ｎｍ，双逡逑螺旋ＤＮＡ的宽度约为２．０邋ｎｍ。１１逡逑广义上的ＤＮＡ双链结构还包括由反沃森克里克氢键稳定的平行双链结构。逡逑平行双链ＤＮＡ在较低ｐＨ条件下、较高浓度的Ｍｇ２＋中、三链形成中以及含有体逡逑积较大的碱基取代基的链中都有可能存在。１２１９８６年，Ｐａｔｔａｂｉｒａｍａｎ课题组首次逡逑提出ＤＮＡ双链的平行走向并通过力场计算得出同源的ｄ（Ａ）６邋？邋ｄ（Ｔ）６为平行的右逡逑手螺旋的反Ｗａｔｓｏｎ－Ｃｒｉｃｋ碱基对的双链构型。１３１９８８年，Ｊｏｖｉｎ课题组连续两个逡逑工作分别探讨了平行双链ＤＮＡ的存在条件及稳定性。１２

四分体,鸟嘌呤,构象,氢键

４邋５邋６邋７邋８邋９邋１０邋１１邋１２逡逑ｐＨ逡逑图１．１通过调控三链中ＴＡＴ比例引发的三链ｐＨ纳米开关。当ＴＡＴ比例从５０％到１００％逡逑变化时三链的形成的酸度则从ｐＨ邋５变化到ｐＨ邋１０。逡逑１．１．３邋ＤＮＡ四链结构逡逑１．１．３．邋１邋Ｇ－四链体结构逡逑Ｇ－四链体在哺乳动物基因组中自然存在，转录调控、复制、基因稳定等逡逑生命活动都与Ｇ－四链体结构有关，因此在哺乳动物基因组、在疾病诊断及治疗逡逑３逡逑

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