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

1、在過去30年里，由于DNA分子結(jié)構(gòu)的可預(yù)見性及在DNA分子間及DNA分子內(nèi)堿基之間的可設(shè)計性，使DNA能形成新穎的分子納米結(jié)構(gòu)。一系列原理簡便的檢測方法及可靠的自組裝方法的快速發(fā)展，大大擴展了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計算，納米機器，疾病診斷和藥物釋放等等。從這些角度來討論DNA納米結(jié)構(gòu)目前面臨的

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

3、有重要的意義。此工作中對汞離子的最低檢測限可達到飛摩爾級。由于T堿基與汞離子之間的特異性質(zhì)子交換形成共價鍵，富含T堿基的脫氧核糖核苷酸機器，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)物的一步信號放大效應(yīng)。產(chǎn)物DNA通過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，血糖儀檢測的輸出信號與生成的DNA產(chǎn)物的量具有相關(guān)性，從而間接地對汞離子進行一個定量檢測。實

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

5、演著重要的角色,所以對端粒酶活性進行檢測備受關(guān)注。然而，運用合理的原位成像方式來檢測端粒酶活性對于現(xiàn)在的檢測方法來說始終是個挑戰(zhàn)。大多數(shù)端粒酶活性檢測的原位成像方法都是運用有機染料進行的，對細胞的毒性較大。該體系中我們提出了一個新穎的方法，運用DNA結(jié)構(gòu)中的G堿基可以增加銀簇的熒光強度來原位檢測端粒酶的活性，銀簇良好的生物相容性在原位檢測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，從而實現(xiàn)端粒酶活性的原位檢測。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)光強弱即其信號輸出的關(guān)鍵。然后，通過與細胞的一步孵育可以成功檢測出Hela細胞與其他類型癌細胞以及正常細胞細胞間的端粒酶活性大小的差異，并且實現(xiàn)對細胞內(nèi)端粒酶活性的定量檢測。更重要的是，可通過此方法來更為直觀的驗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