【摘要】：利用粘性末端介導的DNA鏈置換反應(Toehold-mediated DNA strand displacement reaction,TSDR)可以合理地構(gòu)建一系列動態(tài)的DNA模型,而小分子物質(zhì)三聚氰酸可以通過與poly(adenine)(poly(A))之間形成非經(jīng)典氫鍵使其組裝成穩(wěn)定的纖維結(jié)構(gòu)。本研究以三聚氰酸與poly(A)之間的非經(jīng)典氫鍵所驅(qū)動的DNA動態(tài)自組裝為基礎構(gòu)建出一種新的DNA模型,并探究內(nèi)部因素與外部因素對其速率的影響,同時利用此模型實現(xiàn)對micro RNA較好的分型效果和在DNA四面體組裝中的應用。通過對反應條件、反應物濃度及寡核苷酸鏈的長度進行優(yōu)化,使得構(gòu)建的DNA模型成立的同時,其發(fā)生動態(tài)自組裝的產(chǎn)率和速率最大。在對反應條件進行優(yōu)化時,發(fā)現(xiàn)當反應體系中的緩沖溶液的pH值為4.5、緩沖溶液的鎂離子濃度為10 mmol·L-1時,并在室溫下(25℃)動態(tài)自組裝的產(chǎn)率和速率最大,即體系的熒光值上升量最大;在對反應物濃度進行優(yōu)化時,若寡核苷酸鏈的初始濃度為1 μmol·L-1,發(fā)現(xiàn)當三聚氰酸的濃度為500μmol·L-1時反應產(chǎn)率和速率最大;在對寡核苷酸鏈的長度進行優(yōu)化時,分別對該DNA模型的頭部,中間及尾部進行優(yōu)化,發(fā)現(xiàn)在此模型的頭部增加兩個堿基,即侵入鏈的長度為31 bp時反應產(chǎn)率最大。除了通過反應體系熒光強度的變化來對反應結(jié)果進行表征,還可以通過原子力顯微鏡、聚丙烯酰胺凝膠電泳、反應產(chǎn)物的發(fā)射光譜、圓二色譜以及熔解曲線的測量等方法對其進行表征。研究結(jié)果表明,較之經(jīng)典氫鍵驅(qū)動的鏈置換反應,該模型的反應速率較高,且能被內(nèi)部和外部因素影響。若利用此最佳模型對micro RNA let-7a和let-7c進行檢測,分別將let-7a和let-7c替換掉模型的保護鏈,并使其在最佳條件下進行反應,發(fā)現(xiàn)當目標鏈不同時,體系的熒光值下降的速率和程度不同,說明該模型可以較好的應用于micro RNA的分型。實驗結(jié)果表明該模型也可以應用到DNA四面體組裝中,在構(gòu)建納米結(jié)構(gòu)方面有一定的應用性。
【學位授予單位】：北京化工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：O629.74;O641.3
【圖文】：

１．２．２基于ＤＮＡ四鏈體的Ｔｏｅｈｏｌｄ活化方式逡逑除了經(jīng)典的雙螺旋結(jié)構(gòu)，ＤＮＡ還可以形成四鏈體，比如分子內(nèi)或者分子間的能逡逑響應環(huán)境刺激因素的Ｇ－四鏈體［４３］和ｉ－ｍｏｔｉｆｔ４４１結(jié)構(gòu)，由于ＤＮＡ四鏈體具有獨一無二的逡逑生物功能，因此己經(jīng)在核酸研宄領域成為一個逐漸擴大的研宄課題｜４５ｌ邋ＤＮＡ四鏈體逡逑具有更高級的結(jié)構(gòu)，被視為ＤＮＡ納米技術(shù)中的很有前景的材料１４６１。目前，已經(jīng)研發(fā)逡逑出基于ＤＮＡ四鏈體（Ｇ－四鏈體或者ｉ－ｍｏｔｉｌ）的Ｔｏｅｈｏｌｄ活化方法，這類方法可以通過調(diào)逡逑節(jié)多種環(huán)境刺激因素，進而有效地調(diào)控ＤＮＡ鏈置換反應的動力學，此種方法也為合逡逑理地設計動態(tài)ＤＮＡ反應模型提供了更多的可能性。逡逑Ｇ－四鏈體具有調(diào)控細胞生長或調(diào)亡的重要功能，存在于端粒的重復序列中。若在逡逑互補鏈和侵入鏈的Ｔｏｅｈｏｌｄ區(qū)加入兩端含鳥嘌呤的重復序列和一段相關(guān)的核酸序列，逡逑其中我們將重復序列稱為Ｇ－四鏈體的子單位，將另一段相關(guān)的核酸序列稱為輔助序逡逑列，當體系中引入Ｓｒ２＋時，侵入鏈與互補鏈的Ｔｏｅｈｏｌｄ區(qū)的含鳥嘌呤的重復序列可結(jié)逡逑

移邐Ｑ．逡逑圖１－２基于Ｇ－四鏈體的Ｔｏｅｈｏｌｄ活化原理［４６］逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋Ｇ－ｑｕａｄｒｕｐｌｅｘ－ｂａｓｅｄ邋ｔｏｅｈｏｌｄ邋ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ邋ｓｔｒａｔｅｇｙ逡逑Ａｐｔａｍｅｒ逡逑＋邋ｆｔ逡逑ｌ邐ｆ逡逑＞￣＾邋ｉ邋ｉ邋ｉｔ邋＼邋ｕｎ邐Ｊ逡逑ＱＩ邐Ｑ逡逑＞＂邋Ｎ邋Ｃｙｃｌｅｓ邋）邐雪邋％逡逑Ｗ＾－＊＊＊％．邐、邐－－一邐一逡逑ｆｆｉｒａｘｒａｍｍｉ＾邋《＾ａｎｎｍｒｍＤ＾／逡逑Ａｐｕｍｍ邐從ＨＴＣＧ邋．ｍ（Ｕ、如ＫＫＫ＇邐沁邋ＴＧａ邋ｃ！、４＊逡逑Ｉｎｉｒｋｔｉｏｔｉ邋ｓｔｍａｄＵＳ）邋５ＶＡＧＴＣＡＩ邋ＡＶｕＵ＼＃保埽醶rP埽蓿潁]3?ｍｔ邋ｓ＾ｉｎ＾ｒｒ邋ｎ邋＾邋ｉａｋ；邋ｉｒｅ邋！邋－１＜邋＼邋ｉ邋＞邐ａ邋ｉ＇Ｍｔｕ邋＼邋ｏｎ邋，逡逑Ａ（邐ｆ沁邋ＣＵ．…」．汀邋ｖ．逡逑ＵＰ２邋５Ｖ＾？0邋Ｈｕ邋＜５Ａｉ＇＇ＵＴ邋ｉ邋Ｕ邋Ａｖ；ｉ邋＾邋ＣＡ邋Ｉ邋ＡＧ邋＇�。停В粒ǎ澹欤海海吝�；逡逑圖１－３基于Ｇ－四鏈體驅(qū)動的ＤＮＡ鏈置換反應檢測凝血酶的原理圖［４Ｉ］逡逑Ｆｉｇ．邋１－３邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｅｎｚｙｍｅ－ｆｒｅｅ，邋ｎｏｎ－ｌａｂｅｌ邋ａｎｄ邋ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ邋ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ邋ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ邋ｏｆ逡逑ｔｈｒｏｍｂｉｎ邋ｂａｓｅｄ邋ｏｎ邋ｔｈｅ邋ｔｏｅｈｏｌｄ邋ｓｔｒａｎｄ邋ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ－ｄｒｉｖｅｎ邋ａｓ

邐第一章緒論邐逡逑相比于Ｇ－四鏈體，我們把富含胞嘧啶的寡核苷酸鏈形成的ＤＮＡ四鏈體稱為逡逑在接近中性的溶液中，由于Ｃ－Ｃ錯配所以Ｔｏｅｈｏｌｄ區(qū)域分開，導致了極其逡逑緩慢的鏈置換反應。當體系的ＰＨ值下降時，胞嘧啶部分質(zhì)子化，形成了邋ｉ－ｍｏｔｉｆ從而逡逑加快了鏈置換反應的速率。此類反應的速率可以通過對Ｃ－Ｃ＋的數(shù)目和ＣＳ的長度進行逡逑調(diào)控得以實現(xiàn)。逡逑

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