DNA脱碱基位点的检测方法及其生物学研究进展

DNA中糖苷键断裂形成的脱碱基位点（脱嘌呤/嘧啶位点,AP位点）是常见的DNA损伤类型之一,由核苷酸自发水解产生,也是DNA碱基切除修复途径中的关键中间体。若修复不及时,可能会导致DNA复制阻滞和DNA链断裂,产生突变和细胞毒性,同时还会引起形成DNA交联或DNA－蛋白质交联的损伤,因此对于AP损伤的检测有助于理解细胞氧化应激损伤和基因毒性物质的毒性评价。目前检测AP位点的方法有14C或32P后标记法、酶联免疫吸附分析（ELISA）法和液相色谱－质谱（LC－MS）技术等。该文重点概述DNA中AP位点的检测方法和生物学研究进展,并展望了AP位点损伤相关研究的前景。     

DNA脱碱基位点存在下非氢键配体的增强结合研究

众所周知,插入剂的DNA特性结合位点位于DNA碱基对之间,然而这种非共价相互作用对于含脱碱基（AP）位点的DNA来讲还没有引起足够的重视,虽然在生物细胞中总是存在着DNA脱碱基位点。本文以原黄素（proflavine,PF）为例研究了插入剂对DNA中AP位点的结合特性。实验结果表明,相对于插入位点而言,AP位点是PF的优先结合位点,AP位点的本征结合常数比插入结合常数高一个数量级以上。此外,PF的结合使含脱碱基位点DNA的热稳定性明显提高,表明PF在脱碱基位点的结合构像明显不同于插入结合时的分子定向。本文结果将有助于判断小分子的DNA结合方式所决定的药物的生物化学及生物物理效用。     

基于荧光小分子2-氨基-7-甲基-1,8-萘啶对C碱基的识别检测DNA双链中的C/C错配

单碱基错配是单核苷酸多态性(SNPs)的一种,是导致突变的DNA损伤类型之一.单碱基错配的检测对于从分子水平上阐明多种疾病形成的原因,实现基因水平的治疗都是至关重要的前提条件.发展具有高灵敏度、高选择性的单碱基错配检测方法势在必行.常用的单碱基错配检测方法包括凝胶电泳、荧光检测、SPR和质谱检测等.本文采用2-氨基-7-甲基-1,8-萘啶(AMND)作为荧光探针,AMND能嵌入双链DNA(ds-DNA)中的错配位点,并通过氢键识别错配碱基,这一结合过程伴随探针小分子的荧光淬灭,通过检测荧光淬灭现象实现单碱基错配及错配碱基类型的识别,建立了SNPs荧光分型方法.     

基于核酸脱碱基位点的铽离子荧光增强型单核苷酸多态性识别研究

基于核酸脱碱基(AP)位点构建了无机配体稀土铽离子(Tb^3＋)荧光增强型单核苷酸多态性(SNP)识别方法. 在目标链靶标碱基对应的探针链上相应位置引入AP位点, 发现Tb^3＋可以选择性地结合在AP位点, 光激发时发生从DNA碱基到结合的Tb^3＋的能量转移, 使Tb^3＋特征荧光显著增强. 这种荧光增强作用与靶标碱基及AP位点侧翼碱基类型密切相关. 当靶标碱基和侧翼碱基为G时, 荧光最强. 该方法可用于区分肿瘤抑制基因p53密码子177位的C/G碱基变异.     

基于金属有机骨架材料的电化学DNA传感器在分析检测领域的应用进展北大核心CSCD

电化学DNA传感器是基于DNA探针与目标DNA之间碱基互补配对原则构建的传感器,根据识别元件与目标物结合前后信号变化实现目标物的检测,已成为传统检测方法的有效替代方法。而金属有机骨架材料(MOFs)具有比表面积大、孔隙率高、孔径可调和热稳定性强等诸多优点,引起学者的广泛关注,已初步用于电化学DNA传感器的构建,并用于肿瘤标志物、抗生素及重金属等的灵敏、准确检测。为此,综述了电化学DNA传感器的DNA探针固定方法及信号物质,重点介绍了基于MOFs的电化学DNA传感器在分析检测领域的应用进展,并对其未来发展方向进行了展望(引用文献50篇)。     

小分子识别DNA脱碱基位点的电化学研究:选择性机理

在活体细胞DNA中每106个碱基含有数十个到数百个AP位点.这些位点能被AP核酸酶识别并通过BER途径所修复.小分子除抑制DNA损伤响应机制而发挥癌症治疗作用外,如果特性药物能强结合到致癌基因的AP位点上,进而影响基因调控与表达,对正确理解药物小分子在基因水平的影响及抗癌药物开发将是一个非常有吸引力的研究方向.2-氨基-7-甲基-1,8-二氮杂萘(AMND)能选择性地与胞嘧啶结合而用于SNP的检测~([1]),本文研究了AMND在AP位点与上下碱基对的堆叠作用.     

寡聚酰胺为探针的电化学DNA生物传感器

DNA分子中的碱基对可以长程传递电荷, DNA分子中的碱基π堆积结构为电荷的长程传递提供了良好的通道. 电荷在DNA分子中的传递受碱基序列的影响, 利用这种性质可以构建DNA碱基错配检测的电化学传感器. 寡聚酰胺能和DNA以小沟绑定方式高亲和力地结合, 并且具有序列识别功能, 本文以带有硝基官能团的寡聚酰胺分子为电化学探针, 设计了电化学DNA生物传感器. 结果显示, 寡聚酰胺与DNA修饰电极作用后, 电化学响应显著增强, 并且可以作为检测DNA碱基错配的电化学探针分子.     

“发夹”结构DNA用于生物分析传感器研究进展

由于链内碱基互补配对作用形成的"发夹"结构DNA分子被广泛用于生物分子传感分析。双链或多链"发夹"结构DNA分子参与的杂交链式反应信号记录方式多样,主要有荧光法、比色法、电化学方法等。基于杂交链式反应的检测方法具有快速、方便、成本低、准确度高、灵敏度高、特异性强的优点,在分析传感研究中的应用尤其受到人们的关注,近些年发展迅速。本文综述了"发夹"结构DNA与杂交链式反应应用于生物传感分析的原理、信号记录方式及其在蛋白质、重金属离子、小分子、疾病标志物、DNA等检测中的研究进展。     

DNA功能化纳米金用于生物小分子检测

纳米金是金的微小颗粒,在水溶液中以胶体金的形态存在。胶体金的颜色会随着其粒径及表面修饰差异而发生变化,这种颜色变化可通过肉眼观察;同时,这种改变会产生强烈的光散射或光吸收信号。基于这种信号而建立的纳米金比色检测法,已被广泛用于生物分子(如核酸、蛋白质、多糖甚至是细胞)的检测。DNA功能化纳米生物传感器是利用核酸碱基配对原则进行识别,能实现特定基因片段的持续、快速、灵敏和选择性检测。本文结合最近十年的研究现状,主要论述了DNA功能化纳米金用于比色检测法的原理及用于核酸、蛋白质和部分生物小分子的检测,并评述了其中的挑战和前景。     

DNA功能化纳米金用于生物小分子检测

纳米金是金的微小颗粒,在水溶液中以胶体金的形态存在。胶体金的颜色会随着其粒径及表面修饰差异而发生变化,这种颜色变化可通过肉眼观察;同时,这种改变会产生强烈的光散射或光吸收信号。基于这种信号而建立的纳米金比色检测法,已被广泛用于生物分子(如核酸、蛋白质、多糖甚至是细胞)的检测。DNA功能化纳米生物传感器是利用核酸碱基配对原则进行识别,能实现特定基因片段的持续、快速、灵敏和选择性检测。本文结合最近十年的研究现状,主要论述了DNA功能化纳米金用于比色检测法的原理及用于核酸、蛋白质和部分生物小分子的检测,并评述了其中的挑战和前景。     

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.     

基于纳米金比色检测NOS1AP基因单碱基突变

基于单、双链DNA与纳米金颗粒间的不同静电作用, 建立了一种基于颜色反应检测NOS1AP基因单碱基突变的方法. 根据NOS1AP基因的单碱基多态位点设计检测探针、互补靶序列及带有单碱基突变序列寡核苷酸DNA. 室温下, 检测探针分别与互补序列、单碱基突变序列在缓冲液中进行杂交, 再分别加入纳米金溶液以及NaCl溶液. 用肉眼可以观察到纳米金溶液在两种不同杂交溶液中产生明显不同的颜色变化. 这种变化可通过紫外-可见分光光度计测定纳米金溶液的紫外吸收峰值的变化来证实. 实验结果表明, 纳米金溶液在一定浓度NaCl存在的条件下, 对互补双链NOS1AP DNA及单碱基突变NOS1AP DNA呈现出不同的颜色反应及紫外吸收光谱的改变. 此方法可望用于相关疾病的医学诊断及单碱基突变的检测.     

DNA中醛基嘧啶的化学检测

基因组DNA除A、G、T、C四大经典碱基外,还存在上百种稀有碱基。其中,醛基嘧啶(5-醛基胞嘧啶和5-醛基尿嘧啶)是DNA中天然存在的嘧啶类修饰碱基,在哺乳动物细胞中广泛分布。5-醛基胞嘧啶除参与DNA主动去甲基化过程外,还具备独立的表观遗传功能;而5-醛基尿嘧啶通常被认为是一种基因毒性很高的DNA氧化损伤。根据醛基嘧啶的特征结构,有针对性地开发准确、灵敏和简便的检测方法,从全基因组范围内对他们进行定性、定量和区域定位,是进一步明确这类碱基修饰物调控机制的基础和前提。本文从选择性化学标记的角度总结了近年来醛基嘧啶检测方法的研究进展。     

柔红霉素与DNA作用的序列特异性研究

采用紫外-可见光谱法和紫外-可见光谱电化学法研究了柔红霉素(DNR)与不同寡聚核苷酸之间的相互作用.结果表明,DNR优先作用于寡聚核苷酸的CpG位点,然后是ApG和ApC.因为DNR可与鸟嘌呤之间形成3个氢键.与双链寡聚核苷酸作用时,DNR最先插入的位点是(CpG)₂碱基对之间,其次是(TpG)(CpA)和(GpC)(ApC)碱基对之间.当DNR与存在未配对G碱基的DNA链作用时,因游离的DNR量增加使其电化学活性增加,导致DNA构象和构型的变化,使DNA生理功能受到损伤,DNA碱基增色效应显著上升.此法可用于G碱基未配对DNA链的检测.     

金属离子与DNA相互作用的研究进展

对金属离子与DNA相互作用的研究进展进行了综述,讨论了不同金属离子与DNA碱基的作用位点以及不同金属离子与DNA相互作用的特点.     

DNA损伤的光电化学传感器检测

DNA是生物体主要的遗传物质,DNA损伤在生物体内经常发生。一些内源性和外源性物质可对细胞核内DNA造成氧化和修饰等结构性损伤。未经修复的损伤DNA可导致基因突变甚至癌症的发生。DNA电化学传感器具有快速、灵敏、低成本和易于小型化等优势,非常适用于化学品和环境化合物致DNA损伤毒性的快速筛查。本文首先简要介绍目前流行的DNA电化学传感器的类型和工作原理,然后以我们实验室的工作为基础,重点论述针对DNA损伤检测的电化学和光电化学传感器,包括用于化合物基因毒性快速鉴定的通用型传感器和特定DNA损伤产物（8-羟基脱氧鸟苷,甲基化DNA碱基）定量检测的专用型传感器。最后对DNA损伤电化学传感器目前存在的问题和未来可能的发展方向进行展望。     

基于有序介孔材料的荧光探针及其应用

小分子荧光探针应用于检测污染物具有高选择性、高灵敏度和可视化等优点,但其检测效率低,难以与本体分离回收,对环境有一定污染。通过化学方法将小分子荧光探针负载到介孔材料表面,可以克服小分子荧光探针的不足,实现小分子荧光探针和介孔材料的优势互补。基于介孔材料的荧光探针不但兼具了小分子荧光探针的识别及清除功能,还可以通过调整介孔材料孔径大小和孔材料的成分实现更低浓度的检测,提高检测的灵敏度。本文首先综述了近年来基于介孔材料的不同类型荧光探针的研究进展,重点阐述荧光探针修饰的介孔材料在重金属离子检测、有机小分子检测、生物分子检测和阴离子检测等方面的应用,最后对基于介孔材料的荧光探针发展方向进行了展望。     

基于纳米金复合探针-蛋白芯片检测心肌损伤标志物

运用纳米金复合探针结合蛋白芯片,建立了一种检测心肌损伤标志物的新方法.构建了2种纳米金探针:标记有检测抗体和DNA探针1的检测探针和标记有DNA探针2(与DNA探针1的碱基互补配对)的信号探针.当目的抗原存在时,检测探针经检测抗体和抗原,与芯片上捕获抗体结合固定在芯片上,信号探针通过碱基互补配对与检测探针结合使信号放大,最后利用纳米金成核原理染色,通过显微镜观察结果并定量分析.该体系在40 min内可检测多种标志物,其中肌钙蛋白Ⅰ(c TnⅠ)的检出限为10 pg/m L,与临床电化学发光法(ECLIA)灵敏度相当;肌红蛋白(MYO)与新型脂肪酸结合蛋白(HFABP)的检出限分别为640和10 pg/m L,与ECLIA及酶联免疫吸附法(ELISA)相比,灵敏度显著提高.     

G-四链体DNA稳定剂的研究进展

人体端粒由富含鸟嘌呤(G)的DNA重复序列组成,该序列在一定的条件下可以形成G-四链体DNA的结构.小分子化合物诱导该结构的形成并使之稳定,不但可以抑制端粒酶的活性或降低癌基因的转录表达而达到抗肿瘤的目的,还可以作为G-四链体DNA的探针,辅助G-四链体DNA生物功能的研究及与之相关疾病的诊断.因此,G-四链体DNA稳定剂的设计是近年来化学生物学的重要前沿领域之一.到目前为止,G-四链体DNA稳定剂主要可分为有机小分子化合物和金属配合物.本文重点综述这两方面特别是后者的最新研究进展.     

DNA在碳纳米管表面的固定、表征及损伤的电化学检测

将DNA通过PDDA [poly(dimethyldiallylammonium chloride)]固定在单壁碳纳米管(CNT)表面, 形成DNA-PDDA-CNT纳米复合体, 用AFM、UV-Vis、Raman光谱及交流阻抗对其进行了表征. 用伏安法研究了1-苯基偶氮-2-萘酚(PN)与固定在CNT表面的DNA的相互作用, 结果表明PN与DNA的作用方式为嵌入作用;并且, PN能用作电化学检测DNA化学损伤的探针分子. 本文电化学检测DNA损伤的优点在于PN的氧化还原式量电位E⁰'≈0.1 V (vs. SCE, pH 5.5), 能有效降低其它电活性物质对DNA损伤电化学检测的干扰.