功能性核酸结构的设计及其在DNA计算、SNP检测和RNA干扰中的应用

发布时间：2024-06-02 12:53

　　核酸(nucleic acid)是生命体至关重要的遗传信息载体,同时也是一种性能优异的纳米材料。在特异性的碱基互补配对原则的支撑下,核酸能够自组装形成大尺寸有序或是具有特定功能的多维纳米结构;而在toehold诱导的链替换反应机制的催动下,核酸结构器件则拥有了动态运转的能力。在本论文中,我们提出了三种功能性的核酸结构的设计,分别应用于分子计算、SNP检测以及RNA干扰领域的相关研究。我们首先设计了一种DNA“组合底物”结构以构建多输入的DNA计算体系。常规的DNA底物是一种线性形式的DNA多链复合物(本章中称为“线性底物”,linear substrate),由一条长的底部连接链和多条短的保护链通过热退火杂交而成。因长链化学合成错误率高以及多链复合物纯化难度大,因此常规的“线性底物”纯度有限,易引发严重的泄漏反应,故而难以用于构建复杂的、放大的DNA反应体系。相比之下,我们设计的“组合底物”则拥有诸多优势:其由DNA双链组合单元组合而成,因而规避了对DNA长链的依赖,同时也赋予了底物以扩展性;纯化过程仅限于双链组合单元,因此在技术上极大降低了纯化难度,有利于提高底物的纯度;理论上,“组...

【文章页数】：120 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 核酸的结构与材料性质
    1.2 核酸的自组装
        1.2.1 大尺寸规则结构体的组装
        1.2.2 功能性核酸结构体的组装
    1.3 基于链替换反应的DNA动态纳米技术
        1.3.1 简介
        1.3.2 制约因素—泄漏反应
    1.4 DNA探针的单核苷酸多态性检测
    1.5 可调控的外源性双链RNA干扰技术
        1.5.1 外源性双链RNA干扰技术
        1.5.2 链替换反应调控的双链RNA干扰
第二章 可扩展的DNA“组合底物”的设计及应用
    2.1 引言
    2.2 实验方法
        2.2.1 实验材料
        2.2.2 DNA序列设计
        2.2.3 DNA底物制备及纯化
        2.2.4 荧光分析
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 常规的线性底物
        2.3.2 “组合底物”的设计及其初始泄漏分析
        2.3.3 渐进式泄漏分析
        2.3.4 “组合底物”的优化
        2.3.5 双输入反应体系
        2.3.6 三输入反应体系
        2.3.7 四输入反应体系
    2.4 本章小结
第三章 竞争—催化性DNA探针的单核苷酸多态性检测
    3.1 引言
    3.2 实验方法
        3.2.1 实验材料
        3.2.2 DNA探针底物的制备及纯化
        3.2.3 荧光分析
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 竞争—催化性DNA探针的设计
        3.3.2 竞争—催化性探针区分SNP的理论分析
        3.3.3 竞争—催化性探针的SNP区分行为
    3.4 本章小结
第四章 链替换反应调控的sshRNA干扰体系的构建
    4.1 引言
    4.2 实验方法
        4.2.1 实验材料
        4.2.2 sshRNAs以及mRNA的制备
        4.2.3 基因表达的分析方法
        4.2.4 体外转录的mRNA的表达能力及其可调控性验证
        4.2.5 基于toehold诱导的链替换反应的sshRNA干扰体系的构建
    4.3 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果



本文编号：3987278