基于链置换反应的多功能基因检测平台

发布时间：2020-05-24 03:35

【摘要】：DNA是生物体内最主要的遗传物质。由于DNA在信息储存、生物相容性、结构转换多样性和设计灵活性等方面的天然优势,DNA被广泛应用于生物传感器、分子逻辑门、分子成像以及分子马达等方面。DNA生物传感器有响应范围广、结构变化多样等优点,可实现对多种金属离子以及ATP、蛋白质、miRNA、DNA等生物分子的灵敏检测。DNA还可被用作生物学研究和医学诊断的重要生物标志物,人体内的多种病症如胰腺癌、肺癌、21三体综合征等的发生发展都与遗传物质突变异常相关。核酸序列分析检测是实现个体化医疗、有效诊断管理癌症和传染病的重要途径。近年来,DNA生物传感器在基因检测领域有着广泛的研究应用。论文主要分为以下三部分:第一章主要介绍了支点介导链置换反应和目标物诱导链置换反应的基本原理以及在DNA分子器件中的应用,多种功能性核酸分子及其应用以及2-氨基嘌呤探针的荧光特征及其应用。第二章以NMM为探针构建免标记的熵增链置环循环,并将其应用于目标DNA的检测中。D1链与HP结合发生链置换反应,释放原本与HP结合的D2链,裸露出可与fuel结合的toehold区域,触发链置换反应。Fuel链与HP结合生成稳定双链释放出Dl链和被束缚的PW17序列,Dl链可重新参与下一次循环,PW17形成G-四链体结构与NMM结合,体系荧光强度明显增加。对目标基因的检测限可达1 nM。第三章以2-氨基嘌呤为探针实现对两种胰腺癌相关基因的灵敏检测。由ATP和钾离子触发的目标物诱导的链置换反应,使得原本被覆盖的toehold区域裸露出来,加入P53基因和K-ras基因分别与toehold区域结合触发链置换反应,释放出颈部有2-氨基嘌呤凸环的发夹环。而形成凸环的2-氨基嘌呤荧光强增强作为输出信号,可实现对P53基因和K-ras基因的灵敏检测,检测限可达2nM。
【图文】：

图１．２邋ｔｏｅｈｏｌｄ与链置换反应速率的关换反应速率受到反应物浓度的影响，置度一定的情况下，反应速率主要受到ｔｏｅ研宄受到了广泛的关注。Ｍｏｒｒｉｓｏｎ等首置换反应的速率４，通过调节ｔｏｅｈｏｌｄ的链置换反应的速率，反应速率常数化幅度可达１0６倍３。在一定范围内，反数性增长，到达一定强度后饱和（一般换反应速率不仅与ｔｏｅｈｏｌｄ长度有关，示ｔｏｅｈｏｌｄ部分仅由Ｇ／Ｃ碱基组成，红表示由等量的四种碱基组成，由此可越快。与典型的支点介导链置换反应中，Ｔｕｒｂｅｒｆｉｅｌｄ等提出在ｔｏｅｈｏｌｄ部分与调节间隔序列的性质和长度对链置换反

逦１５逡逑Ｔｏｅｈｏｌｄ邋ｌｅｎｇｔｈ邋（ｎｔ）逡逑图１．２邋ｔｏｅｈｏｌｄ与链置换反应速率的关系逡逑支点介导链置换反应速率受到反应物浓度的影响，置换链浓度越高反应速率逡逑越快，在反应物浓度一定的情况下，，反应速率主要受到ｔｏｅｈｏｌｄ区域性质的影响，逡逑反应过程的动力学研宄受到了广泛的关注。Ｍｏｒｒｉｓｏｎ等首先提出成核位点，例如逡逑ｔｏｅｈｏｌｄ可以加快链置换反应的速率４，通过调节ｔｏｅｈｏｌｄ部分的碱基个数和组成逡逑可以控制支点介导的链置换反应的速率，反应速率常数一般在１邋ＮＴ１＃到６ｘｌ0６逡逑ＶｒＹ范围内，变化幅度可达１0６倍３。在一定范围内，反应速率常数随着ｔｏｅｈｏｌｄ逡逑碱基个数增加呈指数性增长，到达一定强度后饱和（一般为６－１０个碱基ＬＷｉｎｆｒｅｅ逡逑等５研宄证明链置换反应速率不仅与ｔｏｅｈｏｌｄ长度有关
【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】：Q811.4;O657.3

【参考文献】

相关期刊论文 前2条

1 刘翼振;伍子同;周晓东;胡继明;;DNA光学逻辑门研究进展[J];激光生物学报;2015年01期

2 康静婷;梁前进;;单核苷酸多态性的研究及其生物学意义[J];生物学通报;2012年03期

本文编号：2678395