基于G-四链体构象变化的光学传感新方法研究

发布时间：2017-08-03 16:09

  本文关键词：基于G-四链体构象变化的光学传感新方法研究

  更多相关文章： 光学生物传感 G-四链体 氧化石墨烯 核酸适配体 ThT 非标记检测

【摘要】：生物传感方法具有灵敏度和准确度高、选择性好、检测成本低和响应速度快等优点,为生命科学研究以及发展提供了新的思路和技术支持,在生命科学、医药学和环境监测等方面具有非常大的潜在应用价值。本论文就目前一些重要的生物分子、酶活性以及常见的重金属离子为研究热点,并结合生物传感器易于构建和实现的特点,重点探讨了怎样提高检测灵敏度、实际分析应用等问题。基于G-四链体结构互变的基本原理,发展了一些免标的光学检测新方法用于凝血酶、AMP、重金属银离子、生物硫醇的测定。与传统的检测方法相比,本论文中所构建的分析方法操作简便、分析成本低廉且灵敏度高,同时还初步验证了这些方法的实用性。具体内容如下：在第2章中,我们发展了一种新型的基于G-四链体构象互变的免标光学传感平台用于对银离子和生物硫醇类进行分析。硫黄素T(ThT)是一种水溶性的荧光染料,其本身的荧光强度极弱,但是当与G-四链体特异性结合后,会诱导其发出很强的荧光信号。当有银离子存在时,银离子与鸟嘌呤特异性结合,进而抑制G-四链体结构的形成,ThT释放,荧光信号减弱,随着银离子量的增加,荧光强度逐渐减弱,从而可以通过此方法定量检测银离子；然而,生物硫醇含有的巯基与银离子有更强的络合作用,当加入生物硫醇以后,鸟嘌呤与银离子的结合能力弱于生物硫醇与银离子的结合能力,体系中的鸟嘌呤被释放,此时G-四链体结构恢复,荧光信号增强,其荧光强度的增加随着生物硫醇量的增加而增强,进而可以通过此方法检测生物硫醇。由于ThT与G-四链DNA结合,荧光强度明显增强,而目标物的加入会使得荧光出现明显的变化。因此,该方法与传统的检测银离子及生物硫醇的方法比较具有免标记、操作简便、灵敏性高、特异性好、选择性优和低耗费等优点,有潜力成为一个通用的平台来检测目标物。在第3章中,基于氧化石墨烯(GO)平台和核酸适配体(Aptamer)技术,发展了一种基于适配体探针-氧化石墨烯纳米自组装体平台,用于免标记检测生物分子。我们设计了一段含富G序列的核酸适配体探针,利用氧化石墨烯良好的吸附能力,将该探针吸附在其表面,自组装形成Aptamer-GO纳米复合体。当目标分子与探针中的适配体部分特异性结合以后,促使核酸探针构象转变并从氧化石墨烯表面脱离。而体系中的硫黄素T(ThT)诱导脱附的核酸探针中的富G序列形成G-四链体,导致荧光信号增强。该方法利用目标分子与其适配体特异性结合而导致构象变化以及ThT可促使G-四链体结构生成并嵌入其中释放更强的荧光信号的特点,实现了对人α-凝血酶和单磷酸腺苷(AMP)两种生物分子的免标记检测。同时避免了因标记而导致的分析成本高昂且背景信号强的缺陷,该方法操作简捷、响应快速、分析灵敏度高且特异性好,为免标记生物分子定量分析提供了新的设计想法。
【关键词】：光学生物传感 G-四链体 氧化石墨烯 核酸适配体 ThT 非标记检测
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O657.3
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-30
• 1.1 光学生物传感器检测机理11
• 1.2 光学生物传感器的研究进展11-22
• 1.2.1 基于荧光的光化学传感技术12-15
• 1.2.2 基于吸收的光化学传感技术15-17
• 1.2.3 表面增强拉曼散射技术17-20
• 1.2.4 表面等离子共振技术20-21
• 1.2.5 化学发光技术21-22
• 1.3 功能核酸在光学生物传感中的应用22-29
• 1.3.1 功能核酸22-23
• 1.3.2 核酸适配体光学生物传感技术23-27
• 1.3.3 G-四链体光学生物传感技术27-29
• 1.4 本研究论文的工作内容29-30
• 第2章 基于目标物介导的G-四链体构象转换平台用于非标记荧光检测银离子和生物硫醇30-48
• 2.1 前言30-31
• 2.2 实验部分31-33
• 2.2.1 试剂与仪器31
• 2.2.2 DNA链的制备31
• 2.2.3 基于银离子的测定31-32
• 2.2.4 基于GSH的测定32
• 2.2.5 基于Cys的测定32
• 2.2.6 实际样品中银离子的测定32
• 2.2.7 UV和CD光谱的测定32-33
• 2.3 结果和讨论33-47
• 2.3.1 实验原理设计与验证33-35
• 2.3.2 实验条件的优化35-41
• 2.3.3 银离子的定量检测41-42
• 2.3.4 实际样品中银离子的分析42-43
• 2.3.5 离子选择性探究43
• 2.3.6 GSH的定量检测43-44
• 2.3.7 GSH的选择性探究44-45
• 2.3.8 Cys的定量检测45-46
• 2.3.9 Cys的选择性研究46-47
• 2.4 小结47-48
• 第3章 基于核酸适配体与氧化石墨烯自组装非标记检测生物分子48-60
• 3.1 前言48-49
• 3.2 实验部分49-50
• 3.2.1 试剂和仪器49
• 3.2.2 氧化石墨烯的制备49
• 3.2.3 基于凝血酶的测定49-50
• 3.2.4 基于AMP的测定50
• 3.2.5 TEM和AFM对氧化石墨烯样品的表征50
• 3.3 结果与讨论50-58
• 3.3.1 氧化石墨烯的表征50-51
• 3.3.2 实验设计原理与验证51-52
• 3.3.3 实验条件的优化52-54
• 3.3.4 凝血酶的定量分析54-55
• 3.3.5 凝血酶选择性研究55-56
• 3.3.6 分析性能通用性探究56-58
• 3.3.7 AMP选择性研究58
• 3.4 小结58-60
• 结论60-61
• 参考文献61-73
• 附录A 攻读硕士学位期间所发表的学术论文73-74
• 致谢74

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 常天俊;龚红梅;李卫国;;具抗肿瘤活性的G-四链体核酸研究进展[J];河南理工大学学报(自然科学版);2012年05期

2 宋玉玲;吕美玲;汪海林;;基质辅助激光解析电离-飞行时间质谱分析寡核苷酸G-四链体[J];中国科学:化学;2011年01期

3 张弛;吴伟彬;卢宇靖;古练权;黄志纾;;吲哚并喹啉衍生物与G-四链体相互作用的分子模拟研究[J];化学学报;2008年08期

4 张美英;王立华;魏春英;;邻菲罗啉衍生物与G-四链体DNA的识别[J];化学研究与应用;2011年03期

5 吉妍娟;陈兴来;刘晶华;;研究G-四链体与其配体相互作用的技术方法概述[J];浙江化工;2013年06期

6 刘萍;陈凤英;张国春;任有良;刘启;;用结晶紫为荧光指示剂筛选G-四链体的小分子配体[J];分析试验室;2012年04期

7 徐牛生;杨洪梅;崔勐;宋凤瑞;刘志强;刘淑莹;;电喷雾质谱法研究防己诺林碱与G-四链体的相互作用[J];高等学校化学学报;2012年11期

8 田明月;张秀凤;潘然;赵长琦;唐亚林;;原癌基因c-myc启动区G-四链体结构及靶向小分子配体[J];化学进展;2010年05期

9 郑小辉;穆舸;谭彩萍;曹乾;毛宗万;;G-四链体DNA稳定剂的研究进展[J];中国科学:化学;2014年04期

10 殷菲,刘建辉,彭孝军;以G-四链体为靶点的小分子端粒酶抑制剂研究进展[J];化学通报;2004年04期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 黄志纾;欧田苗;谭嘉恒;李丁;古练权;;核酸G-四链体结构在基因转录调控中的作用和机制[A];中国化学会第28届学术年会第3分会场摘要集[C];2012年

2 张虹;向俊锋;胡海宇;陈传峰;唐亚林;;新型剪刀形G-四链体稳定剂的结构设计、作用模式及抗肿瘤活性研究[A];中国化学会第26届学术年会化学生物分会场论文集[C];2008年

3 杨千帆;向俊峰;孙姝娜;唐亚林;周秋菊;杨舒;徐广智;闫文鹏;;识别人体端粒DNA G-四链体的染料结构设计及光谱研究[A];第十五届全国分子光谱学术报告会论文集[C];2008年

4 欧田苗;谭嘉恒;古练权;黄志纾;;G-四链体在基因转录中的调控作用及其机制研究[A];2011年全国药物化学学术会议——药物的源头创新论文摘要集[C];2011年

5 李骞;唐亚林;;靶向G-四链体的抗肿瘤药物智能在线筛选及评价平台[A];2012年中国药学大会暨第十二届中国药师周论文集[C];2012年

6 陈相;巢晖;计亮年;;靶向端粒G-四链体的钌(Ⅱ)配合物研究[A];第八届全国化学生物学学术会议论文摘要集[C];2013年

7 杨千帆;向俊峰;孙姝娜;唐亚林;周秋菊;杨舒;徐广智;闫文鹏;;菁染料超分子体系识别人体端粒G-四链体:溶液与界面研究[A];中国化学会第26届学术年会分析化学分会场论文集[C];2008年

8 袁谷;李卉卉;周江;褚彬;朱平;;若干与人类重大疾病相关G-四链体DNA的形成、特异识别与相关活性的研究[A];第五届全国化学生物学学术会议论文摘要集[C];2007年

9 孙红霞;向俊峰;徐广智;张亚周;唐亚林;;DNA二聚G-四链体与亚甲蓝相互作用的结构研究[A];中国化学会第二十五届学术年会论文摘要集（上册）[C];2006年

10 胡玉伟;韩冬雪;张齐贤;吴同舜;李风华;牛利;;傒包覆G-四链体用于钾离子的荧光免标记识别[A];中国化学会第28届学术年会第9分会场摘要集[C];2012年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 周祺 译;链体艺术：爱的悖论怎么说？[N];中国黄金报;2007年

中国博士学位论文全文数据库 前6条

1 郝润;几种原小檗碱类生物碱与G-四链体结构相互作用的研究[D];北京工业大学;2014年

2 黄静;苯并咪唑对G四链体的调控和抗癌活性研究及可视化方法检测G四链体[D];武汉大学;2010年

3 李明辉;G-四链体的三维结构及其与小分子相互作用的理论研究[D];吉林大学;2010年

4 章丹;基于不同DNA序列形成的G-四链体结构无标记检测多种金属离子[D];武汉大学;2011年

5 李锦莲;有机配体靶向DNA G-四链体的分子模拟研究[D];延边大学;2011年

6 王立华;靶向四链体DNAs邻菲罗啉衍生物的设计合成及生物活性研究[D];山西大学;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 林琳;基于光学方法对含腺嘌呤和GC端粒的低聚核苷酸形成G-DNA四链体的研究[D];内蒙古大学;2015年

2 侯瑞鹏;基于G-四链体的核酸、铅离子和汞离子传感器的设计[D];河南师范大学;2015年

3 王亚腾;基于G-四链体构型变化的荧光生物传感器研究[D];南京邮电大学;2016年

4 陈玉姣;以端粒G-四链体为靶点的吨酮衍生物设计、合成及其活性研究[D];河北大学;2016年

5 杨晓莉;基于G-四链体构象变化的光学传感新方法研究[D];湖南大学;2016年

6 孙红霞;G-四链体与抗肿瘤药物小分子相互作用机理的研究[D];北京化工大学;2006年

7 吴彬;分子拥挤条件下阳离子卟啉对G-四链体的识别和稳定[D];天津大学;2013年

8 陈蕊;一种快速筛选可与G-四链体相互作用的中草药的方法研究[D];北京理工大学;2015年

9 卢会茹;6H-吲哚[2,3-b]喹喔啉衍生物及金属离子对G-四链体的作用研究[D];河北大学;2014年

10 陈伟;基于G-四链体结构的HIV-1进入抑制剂的研究[D];中国人民解放军军事医学科学院;2011年

，

本文编号：615181