基于滚环扩增的核酸适配体探针构建靶向检测的分子信标

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:czmallen
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滚环扩增技术是近些年来发展起来的以环状DNA为模板,在引物、四种三磷酸核酸、DNA聚合酶作用下生成具有很多重复序列的单链DNA,利用此特点达到信号放大的作用,从而提高检测灵敏度。核酸适配体是能与特定靶标结合的一段DNA或RNA,具有高亲和性和高特异性,被广泛用于蛋白的分析检测、肿瘤的早期诊断以及靶向给药。分子信标(molecular beacon,MB)是一种荧光标记的呈发卡结构的寡核苷酸链,由茎环和茎干两部分组成,分子信标的两个末端分别标记荧光基团和猝灭基团,当茎干部分发生互补配对时,荧光基团与猝灭基团距离小于10 nm会发生荧光共振能量转移,荧光猝灭;当有与茎环互补配对的DNA链存在时,发卡结构打开,荧光猝灭。因其操作简便,噪音低,灵敏度高被用于RNA、氨基酸、蛋白质以及肿瘤标志物的检测,应用前景广阔。本文建立在滚环扩增技术的基础上,将适配体序列修饰到分子信标上,构建了靶向检测的分子信标,主要内容包括以下几个方面:(1)首先制备滚环扩增所需的环状DNA模板,通过聚丙烯酰胺凝胶电泳进行成环验证和模板提纯;利用纯化的环状模板、引物、d NTP以及DNA聚合酶,滚环扩增出具有成百上千个重复序列的的长单链DNA,使用琼脂糖凝胶法对产物分子量进行表征,通过微量紫外分光光度计(Nanodrop)进行浓度和纯度表征,并通过透射电镜对产物进行形貌及柔性表征。(2)设计了一种由68个碱基构成、可靶向检测凝血酶的分子信标,其中15个碱基为凝血酶适配体,使用滚环扩增产物打开分子信标,实现荧光信号的释放。研究了固定DNA短链的浓度、互补链的碱基数目以及分子信标的浓度对分子信标的打开程度即荧光强度的影响,通过荧光分光光度计对其荧光强度、信噪比及绝对值进行表征。并探讨了凝血酶的浓度对荧光强度掩盖率的影响,利用荧光分光光度计表征,得到掩盖率与凝血酶浓度的关系,检出限为0.3 n M,突显出所构建的基于滚环扩增技术的分子信标在检测灵敏度方面的优势。(3)基于滚环扩增技术信号放大特点、分子信标的荧光“开关”以及核酸适配体的靶向识别作用,设计了一种含有靶向识别癌细胞的AS1411适配体的新型分子信标。主要探究了缓冲液的稀释倍数、固定短链的浓度、不同长度的互补链以及分子信标的浓度对分子信标的打开程度即荧光信号的影响,通过荧光分光光度计对其荧光强度、信噪比及绝对值进行表征,利用透射电镜对其形貌表征。与常规的分子信标相比,基于滚环扩增技术所设计的分子信标,显著提高了目标物的灵敏度,且具有精确的靶向识别能力,实现了肿瘤早期症状的敏锐诊断。(4)在之前的新型分子信标的基础上,分子信标另一端通过巯基修饰上金纳米颗粒。首先通过种子循环法制备6 nm的金颗粒,再将通过巯基修饰的5端修饰FAM的分子信标与6 nm的金作用,采用盐老化诱导作用形成分子信标/纳米金颗粒复合物,并探究不同盐浓度对复合物聚集程度的影响,通过紫外分光光度计、Zeta电位仪以及动态光散射对复合物进行表征。使用滚环扩增产物去打开成功结合的分子信标/纳米金颗粒复合物,实现荧光信号的释放,通过荧光分光光度计对其荧光强度、信噪比及绝对值进行表征,利用透射电镜对其形貌表征。
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