【摘要】：DNA是生物體內(nèi)最主要的遺傳物質(zhì)。由于DNA在信息儲(chǔ)存、生物相容性、結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換多樣性和設(shè)計(jì)靈活性等方面的天然優(yōu)勢(shì),DNA被廣泛應(yīng)用于生物傳感器、分子邏輯門(mén)、分子成像以及分子馬達(dá)等方面。DNA生物傳感器有響應(yīng)范圍廣、結(jié)構(gòu)變化多樣等優(yōu)點(diǎn),可實(shí)現(xiàn)對(duì)多種金屬離子以及ATP、蛋白質(zhì)、miRNA、DNA等生物分子的靈敏檢測(cè)。DNA還可被用作生物學(xué)研究和醫(yī)學(xué)診斷的重要生物標(biāo)志物,人體內(nèi)的多種病癥如胰腺癌、肺癌、21三體綜合征等的發(fā)生發(fā)展都與遺傳物質(zhì)突變異常相關(guān)。核酸序列分析檢測(cè)是實(shí)現(xiàn)個(gè)體化醫(yī)療、有效診斷管理癌癥和傳染病的重要途徑。近年來(lái),DNA生物傳感器在基因檢測(cè)領(lǐng)域有著廣泛的研究應(yīng)用。論文主要分為以下三部分:第一章主要介紹了支點(diǎn)介導(dǎo)鏈置換反應(yīng)和目標(biāo)物誘導(dǎo)鏈置換反應(yīng)的基本原理以及在DNA分子器件中的應(yīng)用,多種功能性核酸分子及其應(yīng)用以及2-氨基嘌呤探針的熒光特征及其應(yīng)用。第二章以NMM為探針構(gòu)建免標(biāo)記的熵增鏈置環(huán)循環(huán),并將其應(yīng)用于目標(biāo)DNA的檢測(cè)中。D1鏈與HP結(jié)合發(fā)生鏈置換反應(yīng),釋放原本與HP結(jié)合的D2鏈,裸露出可與fuel結(jié)合的toehold區(qū)域,觸發(fā)鏈置換反應(yīng)。Fuel鏈與HP結(jié)合生成穩(wěn)定雙鏈釋放出Dl鏈和被束縛的PW17序列,Dl鏈可重新參與下一次循環(huán),PW17形成G-四鏈體結(jié)構(gòu)與NMM結(jié)合,體系熒光強(qiáng)度明顯增加。對(duì)目標(biāo)基因的檢測(cè)限可達(dá)1 nM。第三章以2-氨基嘌呤為探針實(shí)現(xiàn)對(duì)兩種胰腺癌相關(guān)基因的靈敏檢測(cè)。由ATP和鉀離子觸發(fā)的目標(biāo)物誘導(dǎo)的鏈置換反應(yīng),使得原本被覆蓋的toehold區(qū)域裸露出來(lái),加入P53基因和K-ras基因分別與toehold區(qū)域結(jié)合觸發(fā)鏈置換反應(yīng),釋放出頸部有2-氨基嘌呤凸環(huán)的發(fā)夾環(huán)。而形成凸環(huán)的2-氨基嘌呤熒光強(qiáng)增強(qiáng)作為輸出信號(hào),可實(shí)現(xiàn)對(duì)P53基因和K-ras基因的靈敏檢測(cè),檢測(cè)限可達(dá)2nM。
【圖文】：

圖１．２邋ｔｏｅｈｏｌｄ與鏈置換反應(yīng)速率的關(guān)換反應(yīng)速率受到反應(yīng)物濃度的影響，置度一定的情況下，反應(yīng)速率主要受到ｔｏｅ研宄受到了廣泛的關(guān)注。Ｍｏｒｒｉｓｏｎ等首置換反應(yīng)的速率４，通過(guò)調(diào)節(jié)ｔｏｅｈｏｌｄ的鏈置換反應(yīng)的速率，反應(yīng)速率常數(shù)化幅度可達(dá)１0６倍３。在一定范圍內(nèi)，反數(shù)性增長(zhǎng)，到達(dá)一定強(qiáng)度后飽和（一般換反應(yīng)速率不僅與ｔｏｅｈｏｌｄ長(zhǎng)度有關(guān)，示ｔｏｅｈｏｌｄ部分僅由Ｇ／Ｃ堿基組成，紅表示由等量的四種堿基組成，由此可越快。與典型的支點(diǎn)介導(dǎo)鏈置換反應(yīng)中，Ｔｕｒｂｅｒｆｉｅｌｄ等提出在ｔｏｅｈｏｌｄ部分與調(diào)節(jié)間隔序列的性質(zhì)和長(zhǎng)度對(duì)鏈置換反

邐１５逡逑Ｔｏｅｈｏｌｄ邋ｌｅｎｇｔｈ邋（ｎｔ）逡逑圖１．２邋ｔｏｅｈｏｌｄ與鏈置換反應(yīng)速率的關(guān)系逡逑支點(diǎn)介導(dǎo)鏈置換反應(yīng)速率受到反應(yīng)物濃度的影響，置換鏈濃度越高反應(yīng)速率逡逑越快，在反應(yīng)物濃度一定的情況下，，反應(yīng)速率主要受到ｔｏｅｈｏｌｄ區(qū)域性質(zhì)的影響，逡逑反應(yīng)過(guò)程的動(dòng)力學(xué)研宄受到了廣泛的關(guān)注。Ｍｏｒｒｉｓｏｎ等首先提出成核位點(diǎn)，例如逡逑ｔｏｅｈｏｌｄ可以加快鏈置換反應(yīng)的速率４，通過(guò)調(diào)節(jié)ｔｏｅｈｏｌｄ部分的堿基個(gè)數(shù)和組成逡逑可以控制支點(diǎn)介導(dǎo)的鏈置換反應(yīng)的速率，反應(yīng)速率常數(shù)一般在１邋ＮＴ１＃到６ｘｌ0６逡逑ＶｒＹ范圍內(nèi)，變化幅度可達(dá)１0６倍３。在一定范圍內(nèi)，反應(yīng)速率常數(shù)隨著ｔｏｅｈｏｌｄ逡逑堿基個(gè)數(shù)增加呈指數(shù)性增長(zhǎng)，到達(dá)一定強(qiáng)度后飽和（一般為６－１０個(gè)堿基ＬＷｉｎｆｒｅｅ逡逑等５研宄證明鏈置換反應(yīng)速率不僅與ｔｏｅｈｏｌｄ長(zhǎng)度有關(guān)
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：Q811.4;O657.3

【參考文獻(xiàn)】

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1 劉翼振;伍子同;周曉東;胡繼明;;DNA光學(xué)邏輯門(mén)研究進(jìn)展[J];激光生物學(xué)報(bào);2015年01期

2 康靜婷;梁前進(jìn);;單核苷酸多態(tài)性的研究及其生物學(xué)意義[J];生物學(xué)通報(bào);2012年03期

本文編號(hào)：2678395