轨道可再生的三维DNA步行器构建及其在分析检测中的应用

发布时间：2021-10-27 14:36

　　DNA步行器是一种利用DNA分子作为构筑元件设计制备的DNA纳米机器,它可以在精心设计的一维轨道、二维轨道或者三维轨道进行可控的机械运动,执行一系列复杂的操作。DNA步行器具有独特的优势,例如无需人工干预即可自主完成规定任务、结构可靠性以及系统高度可控性。由于其出色的能力,DNA步行器在生物传感、分子计算、货物运输、程序化合成、逻辑门设计等方面中具有巨大的应用潜力。特别是基于纳米材料的三维DNA步行器,其高的局部轨道浓度提高了步行器的运行效率,有利于信号的快速释放。提高DNA步行器的运行持续性,增加其运行步数有利于累积更多的信号,从而增强DNA步行器作为生物传感器的性能,提高其检测灵敏度。基于以上分析,设计了具有增强的持续运行能力的新型DNA步行器,并在此基础上构建了基于DNA步行器的荧光传感器用于疾病相关的生物标志物的灵敏检测。本文共分为两章:第一章为绪论,主要概述了不同驱动设计的DNA步行器的构建以及DNA步行器在分析检测方面的应用,并简要阐述了本论文中主要解决的科学问题及研究内容。第二章构建了一种轨道可再生的DNA步行器,并作为一种荧光传感器用于伊波拉病毒的检测。该DNA步行器由... 

【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１光驱动的ＤＮＡ步行器的运行原理Ｉ＂１??１．１．２?ｐＨ驱动的ＤＮＡ步行器??以ｐＨ为驱动力，通过质子化／去质子化的反复刺激实现ＤＮＡ步行器的往复??

复该酶切反应和??分支迁移进而实现步行器在线性轨道上的连续行走。随后，切口核酸内切酶驱动??的在二维平面匀速前进的ＤＮＡ步行器被构建出来，并通过原子力显微镜实时监??测行进步骤，清楚地展现出该步行器在机械运动方面的细节。??切口核酸内切酶被用作大多数酶切反应驱动的ＤＮＡ步行器的驱动力，同样??被应用于三维ＤＮＡ步行器的设计和构建中。Ｌｉ课题组设计了一种在ＤＮＡ功能??化修饰的金纳米颗粒（Ｇｏｌｄｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅ，?ＡｕＮＰ）构建的三维轨道上行走的ＤＮＡ??步行器｜｜５１。如图１．４所示，首先利用直径为２０?ｎｍ的ＡｕＮＰ密集地功能化上修饰??ｔ〇ｎａ?ｊ，’：丄?Ｉ〉??Ｉ?１?ｔ?Ｘ令丄ｄ??严?ＡｕＮＰ?ＡｕＮＰ??＾Ｐａｙｌｏａｄ?ｉ??Ｎｉｃｋｉｎｇ?ｅｎｄｏｎｕｃｌｅａｓｅ?＾??：＞？?－?ＡｕＮＰ?￣?—Ｊ???？？?ＡｕＮＰｒ－）??图１．４?Ｎｉｃｋｉｎｇ内切酶驱动的ＤＮＡ步行器的运行原理問??有荧光基团的ＤＮＡ单链构建了三维轨道，同时ＡｕＮＰ上功能化了位置固定的单??足步行链。步行链与轨道链结合成双链后，含有切口核酸内切酶切割位点的轨道??链在切ｎ核酸内切酶的作用下被切割成两部分，使得双链的稳定性下降，从而双??链解离，释放出ＤＮＡ步行链继续沿着明确定义的三维轨道行走。同时，负载于??轨道链上的货物随着步行链沿轨道的行走而被释放。该ＤＮＡ步行器将行走限制??４??

被切割产生两段较短的序列片段，双??链稳定性下降，从而使得步行链从双链上解离下来。解离下来的步行链继续与下??一条轨道链杂交，在ＡＰＥ１的作用下开启周期性循环，直至整个轨道被消耗。该??ＤＮＡ步行器实现了内源性酶提供驱动力，最大程度地减少了外源性酶或其他能??改变细胞活力的物质对细胞状态的影响。??＼屬？，？七９??＾?ＡｕＮＰｓ?Ｗａｌｋｉｎｇ?ｓｔｒａｎｄ?Ｔｒａｃｋ?ｓｔｒａｎｄ??？Ｕｒａｃｉｌ?〇?ＡＰ?ｓｉｔｅ?Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｉｎ?％?ＵＤＧ?蠢?ＡＰＥ１??图１．５?ＡＰＥｌ驱动的ＤＮＡ步行器的运行原理ｌ｜７】??与核酸内切酶不Ｎ，核酸外切酶的作用原理是从核酸链的？端开始，依次水??５??


本文编号：3461805