基于DNA納米結(jié)構(gòu)的重金屬離子及端粒酶活性的檢測(cè).pdf

1、在過(guò)去30年里，由于DNA分子結(jié)構(gòu)的可預(yù)見(jiàn)性及在DNA分子間及DNA分子內(nèi)堿基之間的可設(shè)計(jì)性，使DNA能形成新穎的分子納米結(jié)構(gòu)。一系列原理簡(jiǎn)便的檢測(cè)方法及可靠的自組裝方法的快速發(fā)展，大大擴(kuò)展了DNA納米結(jié)構(gòu)的應(yīng)用空間。為了創(chuàng)建能準(zhǔn)確的控制空間構(gòu)型的DNA納米結(jié)構(gòu)并進(jìn)行應(yīng)用，需要現(xiàn)代科研工作者在許多方面去探索新穎的方法，例如自組裝，結(jié)構(gòu)生物學(xué)，生物催化，DNA計(jì)算，納米機(jī)器，疾病診斷和藥物釋放等等。從這些角度來(lái)討論DNA納米結(jié)構(gòu)目前面臨的

2、機(jī)遇和挑戰(zhàn)，可為基于DNA納米結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用提出更有價(jià)值的研究方案。
　　基于DNA納米結(jié)構(gòu)的潛在應(yīng)用，本文開(kāi)展了以下兩方面的工作，一是對(duì)環(huán)境及食品中的汞離子進(jìn)行高靈敏的檢測(cè)；二是對(duì)癌癥的靶標(biāo)物端粒酶進(jìn)行原位檢測(cè)，具體內(nèi)容如下：
　　1.基于便攜式血糖儀的富含T堿基DNA機(jī)器用于汞離子的高靈敏檢測(cè)
　　即使在很低的濃度汞離子(Hg2+)也會(huì)對(duì)人類的身體健康和生存環(huán)境產(chǎn)生很大的威脅，因此提出一個(gè)既靈敏又簡(jiǎn)單的檢測(cè)方法具

3、有重要的意義。此工作中對(duì)汞離子的最低檢測(cè)限可達(dá)到飛摩爾級(jí)。由于T堿基與汞離子之間的特異性質(zhì)子交換形成共價(jià)鍵，富含T堿基的脫氧核糖核苷酸機(jī)器，可使DNA鏈形成發(fā)卡結(jié)構(gòu)，繼而生成大量的DNA目標(biāo)產(chǎn)物，產(chǎn)生DNA產(chǎn)物的一步信號(hào)放大效應(yīng)。產(chǎn)物DNA通過(guò)DNA雜交與連接生物素的DNA和連接轉(zhuǎn)化酶的DNA形成三明治結(jié)構(gòu)，其中轉(zhuǎn)化酶可將蔗糖轉(zhuǎn)化為葡萄糖。因此，血糖儀檢測(cè)的輸出信號(hào)與生成的DNA產(chǎn)物的量具有相關(guān)性，從而間接地對(duì)汞離子進(jìn)行一個(gè)定量檢測(cè)。實(shí)

4、驗(yàn)結(jié)果表明借助該方法在沒(méi)有應(yīng)用復(fù)雜設(shè)備的情況下，汞離子的檢測(cè)限最低可達(dá)10-17 mol/L，其檢測(cè)范圍為10-6~10-17 mol/L。更重要的是，該高靈敏高選擇性的新穎檢測(cè)方法可用于魚樣和實(shí)際水樣中的汞離子檢測(cè)。由于血糖儀操作簡(jiǎn)單及便攜的特點(diǎn)，使得該方法可以在家中進(jìn)行生物樣及實(shí)際水樣的檢測(cè)。
　　2.基于富含G堿基的DNA增強(qiáng)AgNCs的熒光強(qiáng)度對(duì)癌細(xì)胞內(nèi)端粒酶進(jìn)行高靈敏檢測(cè)
　　近年來(lái)端粒酶在人類癌癥和衰老方面一直扮

5、演著重要的角色,所以對(duì)端粒酶活性進(jìn)行檢測(cè)備受關(guān)注。然而，運(yùn)用合理的原位成像方式來(lái)檢測(cè)端粒酶活性對(duì)于現(xiàn)在的檢測(cè)方法來(lái)說(shuō)始終是個(gè)挑戰(zhàn)。大多數(shù)端粒酶活性檢測(cè)的原位成像方法都是運(yùn)用有機(jī)染料進(jìn)行的，對(duì)細(xì)胞的毒性較大。該體系中我們提出了一個(gè)新穎的方法，運(yùn)用DNA結(jié)構(gòu)中的G堿基可以增加銀簇的熒光強(qiáng)度來(lái)原位檢測(cè)端粒酶的活性，銀簇良好的生物相容性在原位檢測(cè)方面得到了很好的發(fā)揮。在有端粒酶存在的情況下端粒酶的引物鏈(Ts)可以生成TTAGGG的重復(fù)序列，并

6、形成一個(gè)發(fā)卡結(jié)構(gòu)，這樣生成的G堿基可以增加連接在端粒酶引物鏈上的銀簇的熒光，從而實(shí)現(xiàn)端粒酶活性的原位檢測(cè)。在此方法中，Ts引物鏈被端粒酶成功延伸，端粒酶的活性大小是銀簇發(fā)光強(qiáng)弱即其信號(hào)輸出的關(guān)鍵。然后，通過(guò)與細(xì)胞的一步孵育可以成功檢測(cè)出Hela細(xì)胞與其他類型癌細(xì)胞以及正常細(xì)胞細(xì)胞間的端粒酶活性大小的差異，并且實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞內(nèi)端粒酶活性的定量檢測(cè)。更重要的是，可通過(guò)此方法來(lái)更為直觀的驗(yàn)證一些端粒酶活性抑制藥物的藥物療效。因此，這種能改變熒光強(qiáng)