本論文主要包含DNA的氨基修飾和二維材料納米孔DNA測序兩部分內(nèi)容。第一部分基于密度泛函理論并結(jié)合非平衡態(tài)格林函數(shù)方法,研究了腺嘌呤氨基修飾對DNA導(dǎo)電性的影響;第二部分采用分子動力學(xué)模擬,研究了基于二維材料納米孔的DNA測序和甲基化識別。主要研究內(nèi)容簡述如下:本論文第一部分主要研究的是氨基修飾對DNA導(dǎo)電性的影響。由于DNA分子具有自我識別、自組裝等優(yōu)良特性,因而成為構(gòu)建分子器件的候選材料。但是天然DNA直接應(yīng)用于分子器件還存在一定的局限性,因此進(jìn)行DNA修飾具有重要意義。本論文通過理論計算,詳細(xì)研究了腺嘌呤（A）碳2位氨基修飾（形成的堿基為雙氨基嘌呤,簡寫為D）對DNA幾何性質(zhì)、電子性質(zhì)和電荷輸運性質(zhì)的影響。首先,比較修飾前后的幾何構(gòu)型,發(fā)現(xiàn)氨基修飾后的堿基對DT（D與胸腺嘧啶T配對形成的堿基對）之間,相比于天然堿基對AT形成了新的氫鍵,并且保持了DNA結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。然后,分析其電子性質(zhì),結(jié)果表明,氨基修飾后體系的能隙和電離能大幅度降低,紫外吸收光譜發(fā)生了紅移現(xiàn)象,并增加了一些電荷轉(zhuǎn)移躍遷。更重要的是,我們比較分析了修飾前后沿氫鍵方向和沿DNA鏈方向的電子輸運性質(zhì),通過實驗可測的電... 

【文章來源】：濟南大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：96 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

DNA結(jié)構(gòu)示意圖

DNA 氨基修飾及二維材料納米孔測序的理論研究methylation）是最早發(fā)現(xiàn)的基因表觀修飾方式之一[3]，指在 DNA 甲基化轉(zhuǎn)移酶（DNMT）催化下，以 S-腺苷甲硫氨酸（s-adenosyl methionine, SAM）為甲基供體，將活性甲基轉(zhuǎn)移至DNA鏈中特定堿基上的化學(xué)修飾過程。這種 DNA 修飾方式并未改變基因序列, 但能關(guān)閉某些基因的活性，去甲基化則可能誘導(dǎo)基因的重新活化和表達(dá)。DNA 甲基化主要發(fā)生在 5’-CpG-3’ （胞嘧啶-磷酸鹽-鳥嘌呤序列）的 C 上，甲基化轉(zhuǎn)移酶(如 DNMT1)可將甲基基團轉(zhuǎn)移至胞嘧啶堿基上的 C5 位點，形成的堿基為“5-甲基胞嘧啶（5-methylcytosine）”，簡稱 5mC，也被成為第五種堿基[4]（如圖 1.2 所示）。除此之外，甲基化的堿基還包含有 5hmC、5fC、5caC 等。這些“稀有堿基”也是天然存在的，并且它們與堿基損傷、基因突變、堿基錯配修復(fù)、各種疾病及癌癥的發(fā)生有著密切聯(lián)系。

濟南大學(xué)碩士學(xué)位論文修飾成為當(dāng)前研究的熱點之一[10-36]。DNA 修飾就是對天然 DNA 進(jìn)行一些獲得在導(dǎo)電性、熒光等方面比天然 DNA 更好的性質(zhì)[10]�，F(xiàn)在為止，DNA 修飾主要有兩種[11]：一種是堿基修飾，另一種是磷酸骨明[11]堿基的修飾對 DNA 結(jié)構(gòu)和電子性質(zhì)具有更顯著的影響。常見的 DN法有擴環(huán)修飾[10, 12-19, 34, 35]、金屬化修飾[20-28, 36]和化學(xué)基團修飾[29-31]。在自然的堿基配對外（AT、GC），還包括一些錯配堿基對，如 AA、AC、CCA、GT、和 TT。導(dǎo)致錯配 DNA 存在的原因有很多種，包括復(fù)制過程中組，以及化學(xué)誘變、電離輻射和自發(fā)的脫氨基作用[32]。因此，除了對天然，還存在錯配堿基修飾[32]。

【參考文獻(xiàn)】：
博士論文
[1]新型類DNA熒光堿基的電子光譜理論研究[D]. 張來斌.山東大學(xué) 2010



本文編號：2956767