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DNA氨基修饰及二维材料纳米孔测序的理论研究

发布时间:2021-01-04 12:30
  本论文主要包含DNA的氨基修饰和二维材料纳米孔DNA测序两部分内容。第一部分基于密度泛函理论并结合非平衡态格林函数方法,研究了腺嘌呤氨基修饰对DNA导电性的影响;第二部分采用分子动力学模拟,研究了基于二维材料纳米孔的DNA测序和甲基化识别。主要研究内容简述如下:本论文第一部分主要研究的是氨基修饰对DNA导电性的影响。由于DNA分子具有自我识别、自组装等优良特性,因而成为构建分子器件的候选材料。但是天然DNA直接应用于分子器件还存在一定的局限性,因此进行DNA修饰具有重要意义。本论文通过理论计算,详细研究了腺嘌呤(A)碳2位氨基修饰(形成的碱基为双氨基嘌呤,简写为D)对DNA几何性质、电子性质和电荷输运性质的影响。首先,比较修饰前后的几何构型,发现氨基修饰后的碱基对DT(D与胸腺嘧啶T配对形成的碱基对)之间,相比于天然碱基对AT形成了新的氢键,并且保持了DNA结构的稳定性。然后,分析其电子性质,结果表明,氨基修饰后体系的能隙和电离能大幅度降低,紫外吸收光谱发生了红移现象,并增加了一些电荷转移跃迁。更重要的是,我们比较分析了修饰前后沿氢键方向和沿DNA链方向的电子输运性质,通过实验可测的电... 

【文章来源】:济南大学山东省

【文章页数】:96 页

【学位级别】:硕士

【部分图文】:

DNA氨基修饰及二维材料纳米孔测序的理论研究


DNA结构示意图

序列,胞嘧啶,碱基,甲基化


DNA 氨基修饰及二维材料纳米孔测序的理论研究methylation)是最早发现的基因表观修饰方式之一[3],指在 DNA 甲基化转移酶(DNMT)催化下,以 S-腺苷甲硫氨酸(s-adenosyl methionine, SAM)为甲基供体,将活性甲基转移至DNA链中特定碱基上的化学修饰过程。这种 DNA 修饰方式并未改变基因序列, 但能关闭某些基因的活性,去甲基化则可能诱导基因的重新活化和表达。DNA 甲基化主要发生在 5’-CpG-3’ (胞嘧啶-磷酸盐-鸟嘌呤序列)的 C 上,甲基化转移酶(如 DNMT1)可将甲基基团转移至胞嘧啶碱基上的 C5 位点,形成的碱基为“5-甲基胞嘧啶(5-methylcytosine)”,简称 5mC,也被成为第五种碱基[4](如图 1.2 所示)。除此之外,甲基化的碱基还包含有 5hmC、5fC、5caC 等。这些“稀有碱基”也是天然存在的,并且它们与碱基损伤、基因突变、碱基错配修复、各种疾病及癌症的发生有着密切联系。

碱基类似物,脱氧核糖,小组,和合


济南大学硕士学位论文修饰成为当前研究的热点之一[10-36]。DNA 修饰就是对天然 DNA 进行一些获得在导电性、荧光等方面比天然 DNA 更好的性质[10]。现在为止,DNA 修饰主要有两种[11]:一种是碱基修饰,另一种是磷酸骨明[11]碱基的修饰对 DNA 结构和电子性质具有更显著的影响。常见的 DN法有扩环修饰[10, 12-19, 34, 35]、金属化修饰[20-28, 36]和化学基团修饰[29-31]。在自然的碱基配对外(AT、GC),还包括一些错配碱基对,如 AA、AC、CCA、GT、和 TT。导致错配 DNA 存在的原因有很多种,包括复制过程中组,以及化学诱变、电离辐射和自发的脱氨基作用[32]。因此,除了对天然,还存在错配碱基修饰[32]。

【参考文献】:
博士论文
[1]新型类DNA荧光碱基的电子光谱理论研究[D]. 张来斌.山东大学 2010



本文编号:2956767

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