核酸分子"光开关"的研究进展

综述了核酸分子“光开关”的发展及最新动态 ,阐述了它在核酸分子识别分析中的应用 ,并提出了研究核酸分子“光开关”的一些建议和看法     

多吡啶钌配合物作为DNA结构探针的研究

本文对多吡啶钌配合物作为DNA荧光或结构探针的研究背景、研究技术及其特点、钌配合物与DNA的键合模式及其结合力大小的影响因素、钌配合物与DNA键合的异构选择性及不同键合速率、非放射性核酸标记及DNA分子光开关等方面进行了简要述评     

Ru(phen)2dppx2+光谱探针法研究道诺霉素与脱氧核糖核酸的相互作用

以核酸分子“光开关”Ru(phen)2dppx2 为探针,分别采用紫外-可见吸收光谱法和荧光光谱法研究了抗癌药物道诺霉素(daunomycin,DNM)与小牛胸腺DNA之间的作用方式,结果表明:DNM是以插入的方式与DNA相互作用。Scatchard方程的研究表明,Ru(phen)2dppx2 与小牛胸腺DNA的结合比为1∶4~1∶5;表观结合常数为2.58×107L/mol。DNM加入后,表观结合常数大大降低,这也表明道诺霉素主要是以插入方式与DNA结合。作为研究核酸分子的荧光探针,与溴化乙锭相比,Ru(phen)2dppx2 具有灵敏度高、毒性低、稳定性好、选择性好、使用方便等优点。     

基于钌多吡啶类配合物的DNA分子光开关及生物传感研究

DNA结构具有多态性,利用小分子化合物对不同结构的DNA分子进行识别及调控具有重要的生物学意义.本文主要针对近年来钌多吡啶配合物作为DNA分子光开关的研究进行综述,内容包括DNA分子光开关的机制,不同结构DNA的分子光开关,DNA分子光开关的开关循环控制策略和钌多吡啶类配合物及与纳米材料相结合作为生物传感器的研究.     

核酸探针及其在生物分析中的应用

核酸探针由于具有结构可变,合成简单和易于修饰等特点,被广泛应用于酶、蛋白质、生物小分子、金属离子、核酸以及细胞等生物分析物的检测,成为生物分析领域中不可或缺的一种研究工具。基于核酸探针发展起来的核酸信号放大策略为检测低丰度的物质提供了重要平台,提高了核酸探针检测的灵敏度,对于生物医学研究,分子诊断和药物基因组学至关重要。对核酸探针的类型、核酸信号放大方法以及核酸探针在生物分析领域的应用进行了介绍,对核酸探针的发展进行了总结与展望。     

发卡型万能传导在基于核酸分子线路的基因诊断中的应用和性能优化

核酸等温扩增技术作为核酸体外扩增技术,其反应过程始终维持在恒定温度下。与聚合酶链反应相比,核酸等温扩增反应具有优异的便携型,因而被视为最有望实现基因快检甚至即时快检的体外基因扩增方法。然而,由于反应过程中假阳性扩增频发、反应后对产物的检测方法缺乏特异性和灵敏度等缺点,限制了其在实际分析检测中的应用。通过构建发卡型结构万能中转探针,成功地将恒温扩增产物转到一套性能良好的已知核酸分子线路上;借助核酸分子线路的百倍放大性能和序列特异性,实现对上游基因序列信息的精准识别和放大信号输出。针对不同的待测序列,仅需改变发卡型中转探针的序列,即可实现对不同序列目标物的检测。基于中转探针的重要性,本研究对中转探针的设计原理和方法进行了重点阐述,提出并验证了一套行之有效的普适性设计规律,确保中转探针良好的中转效率(信噪比)。利用这一规律获得的中转探针,与核酸分子线路偶联,可成功为低至近单分子(20个拷贝)的模型基因提供显著荧光和电化学信号输出。     

核酸光化学生物学

光敏感基团作为光化学开关被广泛应用于各种生物过程的光调控中。特别是过去十几年内,核苷酸、寡聚核苷酸和DNA/RNA的光敏修饰策略得到了长足的发展,并在细胞信号传导和靶基因的功能调控等诸多生物学研究中发挥重要的作用。本文主要针对常用的光敏感基团、光敏感核酸及其化学生物学研究进展进行简要综述,并对未来核酸光化学生物学的研究进行了展望。     

基于纳米金探针和基因芯片的DNA检测新方法

运用荧光纳米金探针和基因芯片杂交建立一种新的DNA检测方法. 荧光纳米金探针表面标记有两种DNA探针: 一种为带有Cy5荧光分子的信号探针BP1, 起信号放大作用; 另一种为与靶DNA一部分互补的检测探针P532, 两种探针比例为5∶1. 当靶DNA存在时, 芯片上捕捉探针(与靶DNA的另一部分互补)通过碱基互补配对结合靶DNA, 将靶DNA固定于芯片上; 荧光纳米金探针通过检测探针与靶DNA及芯片结合, 在芯片上形成“三明治”复合结构, 最后通过检测信号探针上荧光分子的信号强度来确定靶DNA的量. 新方法检测灵敏度高, 可以检测浓度为1 pmol/L的靶DNA, 操作简单, 检测时间短. 通过改进纳米金探针的标记和优化杂交条件, 可进一步提高核酸检测的灵敏度, 这将在核酸检测方面具有重要的应用价值.     

基于核酸分子光开关的闭管可视化环介导等温扩增检测方法

该研究采用核酸分子“光开关”［Ru（bpy）2（dppz）］2+作为环介导等温扩增（LAMP）荧光染料,建立了一种快速、直观的闭管可视化LAMP检测方法。为避免高浓度染料对LAMP反应造成的强烈抑制和开盖导致的气溶胶交叉污染,该文采用蜡封反应管进行检测,通过直接观察扩增产物DNA与［Ru（bpy）2（dppz）］2+结合后产生的强烈红色荧光信号判定结果。该方法对金黄色葡萄球菌DNA的检出限可低至20拷贝/反应。方法特异性强,整个可视化检测过程可在1 h内完成,有望广泛应用于环境检测、食品安全、临床诊断等领域的现场快速核酸检测。     

非标记型p53抑癌基因电化学DNA生物传感器的研究

基于发夹型核酸探针的高特异性识别能力以及电活性物质与DNA磷酸骨架间的静电作用,以发夹型核酸作为分子识别探针,电活性物质六氨合钌(RuHex)作为杂交指示剂,构建了一种非标记型检测p53抑癌基因的电化学DNA生物传感器.实验结果表明,在10 μmol/L RuHex溶液中,该传感器对目标DNA具有灵敏的电化学响应,电化...     

固相纳米孔对核酸组装的“免标记、均相”表征和应用探索

随着核酸自组装领域的飞速发展,除了作为遗传信息的载体外,核酸成为了一种具有高操作自由度和无限可能性的功能材料.基于核酸自组装原理的DNA纳米技术凭借其强大的可编辑性已经广泛应用于生物传感、纳米材料工程、医学诊疗以及分子计算机等领域.纳米孔作为一种新兴的单分子分析技术具有高分辨、高通量、免标记等特点,近年来在基因测序、分子物理化学性质分析等领域展示出了极大的应用潜力.作为一种新型高分辨表征技术,纳米孔已经在DNA纳米技术研究中崭露头角,被用于原位追踪和分析核酸分子的自组装行为.另一方面,DNA纳米技术也为纳米孔传感所面临的技术瓶颈提供了更多样化的解决思路,如借助功能核酸(Aptamer或DNAzyme)和无酶扩增核酸分子线路实现纳米孔对待测物的特异性增敏检测.本专论旨在通过对近期纳米孔技术与核酸自组装的跨领域研究成果进行系统性回顾,总结并展望纳米孔传感领域内核酸自组装的研究进展,以期为单分子生物分析、信息检索、基因分型和临床诊断等领域提供新思路和新方法.     

基于核酸探针的光学传感方法和细胞成像研究

许多疾病的特征在于各种生物分子表现出的异常活性,这些物质通常在细胞内外显示过表达现象,因此对其灵敏靶向识别可以提供诊断和治疗效用。由于基因诊疗和化学传感技术的发展,用于灵敏检测细胞内外生物化学物质的核酸探针突显优势。核酸探针可以在稳定进入细胞的同时,特异性地结合目标物质,通过光学方法检测或通过成像技术标识出来。本文综述了采用光学传感方法和成像技术,基于核酸探针检测生物分子的新进展。根据检测对象进行分类,概括分析了几个代表性体系:核酸序列、蛋白质和酶、化学物质和物理化学条件,并详细阐述其关键设计原理、灵敏度及样品检测等结果,同时指出了各类核酸探针的优缺点。     

偶氮苯作用的核酸开关在生物体内的可逆光调控

随着人们对偶氮苯分子光异构化机理和特性认识的深入,偶氮苯在核酸分子中的引入及其相关过程的可逆调控也受到了大量关注.偶氮苯分子作为光响应元件不仅用于合成智能材料或分子机器,而且正迅速渗透到化学生物学体系的分析和调控.考虑到核酸分子包含的信息多样性,小分子偶氮化合物引入到核酸分子中,可实现开关核酸的结构、RNA沉默、基因表达、适配体识别、酶活性等,也可用作核酸探针了解结构信息和分子之间的作用机理.因而,功能核酸的光可逆调控及其在生物领域中的应用,成为核酸化学领域的热门课题.本文主要阐述了偶氮苯与核酸结合的4种不同方式的设计原理及特点,通过筛选一些有代表性的例子,介绍偶氮苯类光敏分子的光异构化性能及其对核酸结构和功能的可逆调控在生物领域的研究进展,并列举出现阶段可能存在的问题,及对未来的发展前景进行展望.     

一种新型荧光探针--分子信标的研究及应用进展

分子信标是一种基于荧光能量转移原理而设计的发夹型寡聚核酸荧光探针。它通过与核酸等靶分子相互作用后发生构象的变化而产生荧光信号,对靶分子的检测具有灵敏度高、选择性强、适合于活体实时检测等优点。目前已广泛应用于生物化学分析、生物医学研究和环境监测等各领域。本文对分子信标的设计原理及其研究和应用进展进行了综述。     

核酸适配体荧光探针在生化分析和生物成像中的研究进展

核酸适配体是指通过体外筛选技术从核酸文库中筛选出来,能够高特异性、高亲和力识别靶标物的寡核苷酸序列,具有靶标类型广泛、合成简单、相对分子质量小、化学稳定性高、易于进行生物化学修饰等优点。 核酸适配体能够通过折叠成特定的二维或三维构型与靶标物特异性结合,加上合适的信号转导机制,为重要靶标物的研究提供理想的分子识别与分子检测探针。 荧光检测技术具有高灵敏、高分辨率、易于实现多元分析等优点。 将核酸适配体的分子识别特性与荧光优异的光学检测性能相结合,在生命科学研究领域有着广泛的应用空间。 本文主要综述了核酸适配体荧光探针常见的分子设计和信号响应方式,及其在细胞成像、亚细胞成像中的应用研究,并对核酸适配体探针目前面临的一些挑战进行了讨论,最后对其未来的发展方向进行了展望。     

基于双纳米金探针杂交法检测HBV DNA

利用双纳米金探针结合基因芯片平台建立了一种检测乙肝病毒基因(HBV DNA)的新方法. 根据HBV DNA的保守序列设计捕获探针和信号报告探针, 通过一对互补的纳米金检测探针的双杂交法对HBV DNA进行信号放大, 最后进行银染, 达到对HBV DNA的可视化检测. 该方法的灵敏度高, 可检测10 fmol/L的HBV DNA, 且能在1.5 h内完成检测. 其具有的快速、 高灵敏度及低成本等优势使其有望发展成为一种检测HBV DNA的新方法.     

"分子梳"研究进展

“分子梳”是DNA被可移动的气-液界的均匀拉直,该技术涉及两个过程:DNA分子末端与基底表面的特异性结合和移动的气-液界面对DNA分子的均匀拉直。该技术在构建纳米材料/结构,研究DNA转录和复制,绘制基因物理图谱等方面得到了应用。预计“分子梳”技术将在以下方面取得进展:以拉直的DNA为模板构建纳米器件和纳米材料;用于基因突变的临床检测;结合原子力显微术(AFM),建立“原子力显微术原位杂交”技术以替代荧光原位杂交。     

N-羟乙基-1,8-萘二酰亚胺探针与核苷间电子转移的激光闪光光解研究

核酸与核酸前体参与的电子转移(ET)作用能够直接或间接导致核酸主链和碱基侧链的断裂,因此对核酸碱基光动态损害机理的深入研究具有重要的理论和实际意义．其中,核酸荧光探针逐渐成为研究生物分子的主要技术之一,借助于时间分辨的瞬态吸收光谱技术,检测荧光探针激发态物种及其与核酸之间发生电子转移作用而产生的活性中间体,能够深入了解光断裂反应的最初步骤,揭示核酸断裂电子转移反应的微观机理．     

基于DNA纳米结构的传感界面调控及生物检测应用

生物传感技术在环境、安全和医学诊断等应用中具有重要意义。如何精确调控自组装界面上生物识别探针与界面的相互作用来提高生物传感的性能则是其中的关键问题。常规界面组装过程中,DNA等生物分子往往在界面形成非均一的自组装层,分子结合能量壁垒高,识别效率低。我们通过构建有序DNA纳米结构,发展了纳米尺度精确调控界面性质的方法。通过在界面上形成以熵驱动主导的均匀自组装层,增加探针分子间的有效距离,并通过精确调控界面上DNA纳米结构的尺寸,显著提高界面DNA杂交效率与速率。我们在DNA四面体上修饰不同的生物识别分子(DNA、抗体、核酸适配体等),可构建通用检测平台,实现对核酸、蛋白、小分子及细胞的高灵敏检测,并且在复杂样本中同样保持了优异的检测性能。在此基础上,我们将四面体三维结构探针应用于细胞内以及活体检测,研究了DNA四面体在细胞内的运输途径及靶向定位方式,并实现对细胞内ATP分布的传感成像及小鼠体内肿瘤组织的靶向成像,有望发展活体生物传感的新探针。     

液相表面增强拉曼光谱传感器的制备方法及其核酸检测的应用

本发明公开了液相表面增强拉曼光谱传感器的制备方法及其核酸检测的应用。该传感器包含检测基底和SERS探针两部分。检测基底为四面体DNA探针修饰的磁核枝杈状金壳纳米颗粒,SERS探针为表面修饰有能与目标核酸杂交的特定碱基序列和拉曼信号分子的金纳米颗粒。检测是,将检测基底、SERS探针与待检测液体样品混合,通过碱基互补配对形成"检测基底目标核酸SERS探针"夹心结构复合物,借助外加磁场分离检测液中的复合物并富集后进行SERS测试,利用SERS信号实现了对于血清中核酸的高灵敏、特异性检测,检测限达到f M,可实现在血清等复杂环境中检测核酸标志物。