人体端粒序列的表面增强拉曼光谱研究

发布时间：2018-04-05 07:05

  本文选题：拉曼光谱　切入点：人体端粒序列　出处：《吉林大学》2012年硕士论文

【摘要】：人体端粒末端序列的G quadruplexe结构在端粒末端的形成、解聚以及不同结构之间的转变与调控肿瘤发生发展的过程之间存在密切关系，对于早期检测及诊断癌症有着重要的意义。目前，研究G quadruplexe结构在不同金属离子环境下的形成和解聚过程的技术手段一般为圆二色谱、NMR和X射线晶体衍射上，它们对于端粒末端核酸序列G quadruplexe结构的形成、解聚以及不同结构之间转变的检测和研究都存在一定的局限性。本论文通过理论计算和文献检索的方法建立核酸碱基的普通拉曼光谱和表面增强拉曼光谱的数据库，对核酸碱基的表面增强拉曼光谱进行指征，为利用表面增强拉曼光谱研究核酸序列结构建立理论基础，然后利用表面增强共振拉曼散射光谱对几种常见人体端粒序列形成的G quadruplexe结构进行研究，寻找这些序列形成的G quadruplexe结构的谱图特征，进而为通过表面增强共振拉曼光谱（SERRS）技术研究人体端粒序列G quadruplexe结构的形成、解聚以及不同结构之间的转变，阐释G quadruplexe结构的动态变化和肿瘤癌细胞的扩增情况之间的相互关系，最终实现通过检测G quadruplexe结构的不同结构对恶性肿瘤的检测和诊断奠定基础。 首先我们通过DFT(泛密度函)理论计算的方法对核酸碱基分子化学键振动频率进行了计算，并且通过计算获得的结果对核酸碱基的拉曼光谱谱峰进行了表征。通过比较实验拉曼光谱的谱峰位置与理论拉曼光谱谱峰位置的吻合情况，我们发现使用B3LYP/6-311~+~+G(d,p)为参数对碱基的振动进行量化计算相对于以往研究人员使用的B3LYP/6-31~+~+G(d,p)和B3LYP/6-311G(d,p)等参数进行的计算更为准确，获得的理论拉曼图谱与实际的碱基拉曼图谱具有更高的一致性，，预测的拉曼谱峰的振动频率与实际振动频率的误差很小，低于3%。然后结合之前核酸碱基固体样品拉曼光谱的结果以及文献检索的结果，对通过银胶获得的核酸碱基的表面增强拉曼光谱进行了表征，为下一步利用表面增强拉曼光谱技术研究G-quadruplexe结构建立数据平台。 最后结合圆二色谱技术手段，利用表面增强拉曼光谱技术对人体端粒末端序列在Na~+和K~+存在的条件下形成的G-quadruplexe结构进行了研究。圆二结果显示，在Na~+和K~+存在的条件下，几个不同的人体端粒序列均可以形成反平行G-quadruplexe结构，而且在Na~+存在的条件下，相对于K~+存在的条件下序列中反平行G-quadruplex结构较少。表面增强拉曼光谱的结果显示，在Na~+存在条件下，在1325cm~(-1)和1353cm~(-1)等处含有较强的信号峰，它们都指征端粒序列中鸟嘌呤碱基的dG C2’-endo/syn振动；而在K~+存在条件下，在1384cm~(-1)处含有较强的信号峰，它指征的是端粒序列中鸟嘌呤碱基的dG (N2)C2’-endo/anti振动，因为碱基的顺式结构和反式结构直接关系到G-quadruplexe骨架结构的变化，反式结构的碱基多意味着G-quadruplexe骨架结构更趋于反平行结构，所以我们可以通过表面拉曼光谱得到与圆二色谱一致的结果，K~+存在的条件下序列中形成了更多的反平行结构，所以完全可以根据这几个拉曼信号的强度变化来判断端粒序列结构的变化，因为表面增强拉曼光谱具有比圆二色谱更高的灵敏度，所以表面增强共振拉曼光谱（SERRS）技术研究人体端粒序列G quadruplexe结构的形成、解聚以及不同结构之间的转变具有很高的应用价值。
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本文编号：1713688