本文關(guān)鍵詞：新型DNA分子邏輯門的構(gòu)建及其初步應(yīng)用，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：核酸(DNA/RNA)具有精確的分子識別能力以及強(qiáng)大的信號存儲能力。利用核酸(DNA/RNA)分子的生物學(xué)特性來構(gòu)建分子級別的邏輯門并實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算是近年來計(jì)算機(jī)科學(xué)和分子生物學(xué)交叉產(chǎn)生的新興領(lǐng)域,尤其是新型DNA分子邏輯門的構(gòu)建及其應(yīng)用,引起了國內(nèi)外科研人員的廣泛關(guān)注。DNA分子邏輯門的輸入信號與輸出信號是在分子水平上實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或多個(gè)復(fù)雜運(yùn)算系統(tǒng),輸出對象的信號運(yùn)算所得到相應(yīng)的邏輯門信號,使信號適用于“1”和“0”的二進(jìn)制邏輯運(yùn)算,從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字運(yùn)算。凝血酶是一種在人體抗凝、促凝的凝血級聯(lián)反應(yīng)中有著重要作用的生物活性蛋白。近年來在臨床、實(shí)驗(yàn)室、組織病理學(xué)和藥理學(xué)研究都有所表明。凝血酶促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的生長、侵襲和自發(fā)性轉(zhuǎn)移,同時(shí)也刺激腫瘤血管新生。凝血酶檢測具有重要現(xiàn)實(shí)意義。MicroRNAs (miRNAs)是一類內(nèi)源性的具有調(diào)控功能的非編碼RNA,參與生命活動的多條調(diào)節(jié)途徑,包括發(fā)育、病毒防御、造血過程、器官形成、細(xì)胞增殖凋亡和脂肪代謝等。簡單、靈敏、安全的miRNAs的檢測方法在生命活動研究,尤其是疾病機(jī)理探討方面具有重要作用�；诖�,本論文基于分子工程和納米技術(shù),構(gòu)建新型DNA分子邏輯門實(shí)現(xiàn)對凝血酶和miRNA的檢測,主要開展了以下三個(gè)方面的工作：1、發(fā)展了一種基于核酸適體-膠體金技術(shù)構(gòu)建蛋白質(zhì)的DNA分子邏輯門體系。我們以凝血酶為檢測目標(biāo)來構(gòu)建新型的DNA分子邏輯門。在此體系中,通過利用功能化的金納米顆粒,同時(shí)巧妙設(shè)計(jì)膠體金與凝血酶適體相結(jié)合,選用凝血酶作為邏輯門的輸入,利用凝血酶與其核酸適體特異結(jié)合,釋放出監(jiān)測探針上的膠體金結(jié)合位點(diǎn),引起膠體金團(tuán)聚,實(shí)現(xiàn)邏輯門信號輸出。2、發(fā)展了基于鏈置換反應(yīng)-熒光共振能量轉(zhuǎn)移構(gòu)建miRNA的DNA分子邏輯門體系。我們以microRNA-195和microRNA-21為檢測目標(biāo)來構(gòu)建新型的DNA分子邏輯門。microRNA-195是miRNA-15a、15b、16、195、497家族中的重要-員,其在腫瘤的發(fā)生發(fā)展以及惡性生物學(xué)行為調(diào)控中發(fā)揮著重要的作用。microRNA-21的編碼基因定位于17q23.2,研究發(fā)現(xiàn)miRNA-21在腫瘤的發(fā)生發(fā)展過程中扮演著非常重要的角色,在不同類型腫瘤中的表達(dá)均出現(xiàn)明顯上升,與腫瘤細(xì)胞的增殖、侵襲、血管的生成和抗藥性等生物學(xué)行為相關(guān)。構(gòu)建基于FRET和TOEHOLD介導(dǎo)鏈置換的邏輯門系統(tǒng)對miRNA診斷檢測。3、發(fā)展了一種基于核酸外切酶-聚合酶的miRNA的DNA分子邏輯門。我們以let-7d為檢測目標(biāo)來構(gòu)建DNA分子邏輯門。let-7d是let-7家族中的一種,let-7家族的表達(dá)水平在肺癌、卵巢癌、乳腺癌等細(xì)胞中顯著下調(diào)。針對let-7d,我們引入核酸外切酶I-聚合酶構(gòu)建檢測體系。核酸外切酶I,在沒有靶物質(zhì)存在時(shí)檢測體系中的核酸探針和引物被降解,幾乎沒有輸出,大大地降低背景信號,提高了檢測的靈敏度。第二,核酸探針的設(shè)計(jì)、靶結(jié)合域的調(diào)整都有利于延伸聚合反應(yīng)產(chǎn)物長度和放大嵌入SG染料的熒光響應(yīng)信號,在靶物質(zhì)輸入時(shí),熒光染料的輸出信號明顯增加.該方法檢測下限達(dá)到50zM。
【關(guān)鍵詞】：DNA分子邏輯門 膠體金 核酸適體 凝血酶 miRNA
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：R446.1
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-10
• 本文所用英文縮寫詞表10-13
• 第1章 緒論13-24
• 1.1 分子邏輯門的概述13
• 1.2 分子邏輯門的分類13-16
• 1.2.1 與門(AND GATE)14
• 1.2.2 是門(YES GATE)14-15
• 1.2.3 非門(NOT GATE)15
• 1.2.4 或門(OR GATE)15
• 1.2.5 與非門(NAND GATE)15
• 1.2.6 或非門(NOR GATE)15-16
• 1.2.7 異或門(XOR GATE)16
• 1.2.8 禁止門(INHIBIT GATE)16
• 1.3 DNA分子邏輯門的應(yīng)用16-22
• 1.3.1 DNA分子邏輯門在熒光檢測中的應(yīng)用16-19
• 1.3.2 DNA分子邏輯門在電化學(xué)方法生物分析中的應(yīng)用19-20
• 1.3.3 DNA分子邏輯門在比色法檢測中的應(yīng)用20-22
• 1.4 本論文擬開展的工作22-24
• 第2章 基于核酸適體-膠體金技術(shù)構(gòu)建凝血酶的DNA分子邏輯門24-33
• 2.1 引言24-25
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分25-26
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器與試劑25-26
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)方法26
• 2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論26-31
• 2.3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理26-27
• 2.3.2 功能化金納米的制備及表征27-30
• 2.3.3 對凝血酶的檢測30
• 2.3.4 特異性的考察分析30-31
• 2.4 小結(jié)31-33
• 第3章 基于鏈置換反應(yīng)-熒光共振能量轉(zhuǎn)移構(gòu)建MIRNA的DNA分子邏輯門33-40
• 3.1 引言33-34
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分34-35
• 3.2.1 儀器與試劑34-35
• 3.2.2 鏈置換反應(yīng)35
• 3.2.3 熒光檢測35
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論35-38
• 3.3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理35-36
• 3.3.2 運(yùn)用YES邏輯門對miRNA的檢測36-37
• 3.3.3 運(yùn)用AND GATE(與門)對miRNA的檢測37-38
• 3.3.4 特異性的考察與分析38
• 3.4 小結(jié)38-40
• 第4章 基于核酸外切酶-聚合酶構(gòu)建MIRNA的DNA分子邏輯門40-47
• 4.1 引言40
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分40-42
• 4.2.1 儀器與試劑40-41
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)方法41-42
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論42-46
• 4.3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理42-43
• 4.3.2 核酸探針莖部的設(shè)計(jì)43-44
• 4.3.3 核酸外切酶Ⅰ功能考察與分析44-46
• 4.4 小結(jié)46-47
• 結(jié)論47-48
• 參考文獻(xiàn)48-55
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄55-56
• 致謝56

  本文關(guān)鍵詞：新型DNA分子邏輯門的構(gòu)建及其初步應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：257854