基于裂开型核酸适体非标记荧光法检测ATP

基于裂开型核酸适体序列短、能有效降低因探针形成二级结构产生假阳性信号等优点,选择裂开型核酸适体作为特异性识别探针,核酸染料噻唑橙（TO）为信号探针,用单壁碳纳米管（SWCNTs）降低背景信号,利用“适配体-目标分子-适配体”的“三明治”夹心方式,建立了一种检测ATP的新方法。在pH 8.0的Tris-HCl缓冲溶液中,裂开成两段的ATP适体特异性识别ATP分子,生成稳定的“适配体-ATP-适配体”复合结构。单壁碳纳米管对该复合结构的吸附力较弱,因此该复合物游离在溶液中,TO与其结合而产生强荧光。当不存在ATP时,核酸适体探针以单链状态存在,可通过π-π共轭作用结合到SWCNTs表面,进而不能与TO结合,TO游离在溶液中荧光非常微弱。反应体系中ATP浓度越高,形成的“适配体-ATP-适配体”夹心识别结构复合物越多,检测到的荧光强度越大,据此实现对ATP的检测。在优化实验条件下,在最大荧光发射波长550 nm处,ATP的浓度在9.0×10-9～1.0×10-7 mol·L-1范围内与ΔF/F₀值成线性关系,r=0.996 4。该方法加标回收率为95.2%～104%,相对标准偏差（RSD）为1.02%～4.54%,检出限达到2.67×10-9 mol·L-1。该方法基于功能核酸对目标物亲合力强、选择识别性高的特点,对ATP的检测表现出很好的选择性,实验结果表明,当相对误差控制在±5%以内时,200倍的UTP,GTP和CTP均不干扰ATP的测定。另外,该方法操作简单、快速、无需标记、灵敏准确,可用于血清样品中ATP的测定,在快速检测小分子物质领域中有较好的应用前景。     

核酸与有机小分子反应机理的荧光特性研究

核酸与有机小分子的反应机理对认识核酸的结构与功能具有重要作用,也是揭示核酸的生物功能与一些药物的作用机制的重要途径。研究核酸与有机小分子之间的相互作用对生命过程的模拟和生命本质的探索具有十分重要的意义,并对近年来该领域采用的荧光光谱法进行了综述,从温度、双分子猝灭过程的速率常数、荧光寿命以及吸收光谱的变化等方面作了论述,从而确定了核酸与有机小分子(染料和药物)之间相互作用的荧光猝灭类型;总结了结合常数、荧光给体-受体间的作用距离、作用力类型及结合方式的多种求算方法,并分别阐述了核酸与染料及药物在不同结合数下生成常数的计算方法。这对研究核酸与有机小分子之间的作用机理、开发新的核酸探针以及以核酸为靶标的药物分子的设计有一定的指导意义。     

分子信标的原理、应用及其研究进展

分子信标是一种设计巧妙的新型荧光标记核酸探针。特殊的发夹结构使分子信标具有很强的特异性识别靶标序列的能力 ,目前已成为分子生物学和生物技术中一种强有力的研究工具。本文介绍了分子信标的原理及其在 PCR、核酸序列的分析、活细胞内核酸的动态检测、蛋白质 (酶 )与核酸的相互作用等方面的应用和研究进展。     

分子吸收光谱在生物大分子研究中的应用

综述了近年来分子吸收光谱法在生物大分子结构研究中的应用,重点介绍了利用分子吸收光谱法研究蛋白质、核酸结构及其与小分子的相互作用。分子吸收光谱法因其简便、快速的特点而广泛应用于生物大分子结构的测定。紫外光谱法常用于从分子水平上研究小分子如抗癌药物与核酸作用的机理,并应用于小分子作为光谱探针测定蛋白质、核酸构象的变化。傅里叶变换红外光谱法主要应用于蛋白质二级结构的测定,运用傅里叶自卷积将重叠的酰胺带进行处理,获取蛋白质二级结构的含量信息,从而使傅里叶变换红外光谱法成为揭示蛋白质构象变化的重要工具。     

共振光散射技术测定核酸的研究进展

核酸分析是生命科学研究中最重要的技术之一。目前主要是应用核酸内源紫外吸收光谱的紫外分光光度法和基于荧光探针分子与核酸相互作用的荧光分光光度法。紫外分光光度法灵敏度低 ,荧光分光光度法试剂昂贵 ,有毒性。近年来 ,共振光散射技术在核酸分析中的应用得到了迅速的发展。核酸的共振光散射分析方法可以用普通的荧光分光光度计进行测定 ,应用安全、便宜的试剂获得很高的灵敏度。简要介绍了共振光散射分析的基本原理 ,并对近年来利用共振光散射技术分析核酸的研究进行了评述。内容主要包括利用有机染料分子作为核酸的共振光散射探针的分析方法 ;基于阳离子表面活性剂、金属离子及其络合物以及药物与核酸相互作用的分析方法 ;核酸形成大粒子的散射分析方法。     

入射光的偏振特性对全内反射荧光显微术中荧光激发的影响

基于麦克斯韦的电磁场理论，研究了在全内反射荧光显微术中不同偏振态的入射光所产生的 不同偏振的隐失场以及对不同取向的荧光分子荧光发射的影响.理论分析结果表明，p偏振的 入射场将产生椭圆偏振的隐失场，s偏振的入射场将产生s偏振的隐失场.随着荧光分子三维 取向的不同，这两种隐失场的激发荧光效率也将不同，由此引起荧光发射强度的各向异性分 布.据此特性，可以实现对膜表面分子三维取向的成像. 关键词： 全内反射 荧光显微术 隐失波 偏振态     

血清白蛋白与小分子化合物相互作用的荧光光谱研究

以牛血清白蛋白-Triton X-100和牛血清白蛋白-盐酸西布曲明两个体系为实例,考察了以血清白蛋白和小分子化合物为荧光检测对象所获得的相互作用信息的差异。发现两种方法获得的分子间结合常数差异显著,说明在以血清白蛋白为检测对象的传统荧光光谱法中,以色氨酸基团的荧光光谱所表达的信息来代表整个蛋白分子的相互作用信息是不准确的。文章提出了以荧光小分子化合物为检测对象的改进荧光光谱方法和荧光背景扣除方法,前者能全面表达相互作用过程中分子的整体信息,后者实现了荧光光谱交叠体系的荧光光谱法相互作用分析。     

基于信号增强的电化学发光适配体传感器检测三磷酸腺苷

基于三磷酸腺苷(ATP)适配体与ATP分子作用后可以显著增强电化学发光信号的性能,研究了一种用于ATP含量检测的电化学发光适配体(ECL-aptamer)传感器。通过电沉积方法获得纳米金电极。3′端标记联吡啶钌发光分子的探针DNA通过5′端修饰的巯基自组装到纳米金电极表面,然后与5′端标记二茂铁分子的ATP核酸适配体互补杂交,形成刚性线形的双链DNA,由此构建的传感器产生较弱的电化学发光(ECL)信号。该传感器在ATP溶液中孵化后,由于ATP分子与ATP适配体强的特异性结合,使得适配体分子与探针DNA分子解离,从电极表面脱落进入溶液,此时电极表面的探针DNA在强电解质溶液中可以形成发卡型的茎环结构,产生显著增强的ECL信号。ECL信号强度与ATP浓度的对数值呈线性关系,线性范围为10.0～1.0×10~5 pmol/L,相关系数r=0.995 9,检测限为5.0 pmol/L。该传感器的灵敏度与检测范围高于目前已报道的结果,显示出了ATP检测的应用潜力。     

关节软骨的荧光显微检测方法研究

基于关节软骨组织中胶原蛋白的自发荧光特性,对软骨组织的荧光显微检测方法进行研究。首先基于荧光图像的统计处理,揭示健康样本与病变样本的差异。其次基于荧光的偏振敏感特性,利用线性二色性方法揭示了软骨组织存在的荧光各向异性特性,为利用荧光各向异性方法研究生物组织结构奠定基础。与传统的显微方法检测软骨组织的形态和超结构相比,利用荧光特性的荧光显微检测方法具有获取软骨组织结构的能力。本文的研究结果为开辟新的骨关节疾病诊断方法提供基础。     

适配体磁纳米探针-激光诱导荧光特异识别微囊藻毒素-LR

微囊藻毒素-LR(MC-LR)具有强烈的肝毒性、致癌性和发育毒性,亟需严格监测。为实现环境水体中微痕量MC-LR的快速特异灵敏的分析识别,以金属有机框架化合物(MOF)为介导,增强磁纳米粒子比表面积,高效负载纳米金和适配体-cDNA分子杂交荧光探针,研发新型的适配体功能化磁纳米荧光探针(Fe₃O₄@MIL-101-NH₂@Au@aptamer),实现了对MC-LR的适配体特异识别-激光诱导荧光(LIF)超高灵敏分析。论文详细研究了适配体磁纳米探针荧光检测MC-LR的可行性、 MC-LR测定的优化条件及其方法性能。结果表明：MOF修饰的磁纳米颗粒Fe₃O₄@MIL-101-NH₂的Brunauer-Emmett-Teller(BET)比表面积达到114.02 m²·g^-1,比单一Fe₃O₄提高了近5倍,适配体-cDNA杂交荧光探针在磁纳米颗粒表面的修饰率达98%以上,适配...     

共振光散射探针在核酸分析中的应用

核酸是生命现象的物质基础,核酸的分析测定在医学和生物学研究中有重要的意义.共振光散射技术是研究小分子物质与核酸发生作用并形成聚集体后的灵敏探测技术.本综述引用了32篇文献,介绍了近年来共振光散射探针在核酸分析中的研究进展,并评价了各种方法的优劣.     

生物小分子与铜锌超氧化物歧化酶相互作用的波谱学研究及其应用

本工作以ESR和NMR为主要手段,并结合其它生化方法,考察了氨基酸、核酸碱基、糖等生命基本物质,和抗坏血酸等生命必需物质与钢锌超氧化物歧化酶的相互作用,实验观测到氨基酸、核酸碱基和抗坏血酸在水溶液中可以与酶中的Cu²⁺作用而使其脱离活性部位,以小分子络合物形式游离在溶液中,同时使酶失活,脱离活性部位的Cu²⁺的比例和酶的失活程度取决于小分子配体的加入量及其与Cu²⁺的络合能力。此外,首次尝试使用ESR方法,并借助氨基酸与酶的作用,考察了铜锌超氧化物歧化酶在盐酸胍变性和热变性过程中的构象变化行为,结果表明这一方法是直观而有效的。     

Interaction of nucleic acid segments as a result of modification of the network of hydrogen bonds of the solvent

It is shown that experimental results on the influence of various factors in the formation efficiency and structure of cholesteric liquid-crystal dispersions of nucleic acids cannot be consistently described using conventional theories of liquid crystal formation. A new model is proposed for the interaction of nucleic acid segments which allows for a change in the particular structure of the solvent hydrogen bonds in the presence of nucleic acid molecules. The conclusions of the model agree with existing spectroscopic and structural investigations of DNA dispersions. According to our model, interaction between nucleic acid molecules and solvent modifies proton tunneling processes in the latter, leading to effective interaction between the nucleic acids. A theoretical analysis of the model is made using a pseudospin formalism in which the effective interaction potential of the nucleic acid segments is calculated. It is shown that this potential may lead to nematic ordering for small distances between the nucleic acid molecules (R ≤ 30 Å) and cholesteric ordering for large distances.     

Nucleic acid hydration: a volumetric perspective

Hydration represents a major force governing the conformational preferences and drug binding properties of nucleic acids. Volumetric measurements have proven useful in characterizing the hydration properties of nucleic acid structures and their complexes with other molecules. In this paper, we present an overview of recent developments in the field of volumetric investigations of nucleic acids. We discuss, in particular, the volumetric properties of nucleic acids, their molecular components and analogs, conformational transitions of DNA and RNA, and drug–DNA interactions. We emphasize the importance of hydration as a major contributor to the energetics of molecular recognition. We also emphasize the need of expanding the field of volumetric characterizations of nucleic acid structures in an effort to gain further insight into the molecular origins of various nucleic acid recognition processes, including helix-to-coil and helix-to-helix conformational transitions, as well as drug–DNA and protein–DNA interactions.     

Coassembly of Gold Nanoclusters with Nucleic Acids: Sensing,Bioimaging, and Gene Transfection

Assemblies of biopolymers and nanomaterials have become a powerful tool to build up new architectures with growing application potential. Herein, novel peptide‐stabilized fluorescent gold nanoclusters, K4‐AuNCs, are utilized as building blocks to investigate their coassembly with nucleic acids. K4‐AuNCs possess ultrasmall size (1.8 nm), red fluorescence emission, and positively charged surfaces, which are able to coassemble with DNA or RNA strands through electrostatic interactions to form pitaya‐like hybrid nanoparticles ranging from 30 to 80 nm, accompanied by an up to 3.5‐fold fluorescence enhancement. The coassembly also forms intracellularly, rendering K4‐AuNCs an attractive dye for specific in vivo nucleic acid staining, due to their higher photostability than commercial fluorescent probes such as SYTO 9. This work also demonstrates that the coassembly of K4‐AuNCs with nucleic acids can be applied to gene transfection and to build up a sensing platform to detect DNase/RNase activity or to screen their inhibitors. The new strategy greatly extends the application range of gold nanoclusters into the development of new nucleic acid detection methods and novel hybrid materials.     

核酸功能化纳米探针在细胞荧光成像中的应用

核酸是携带遗传信息的物质,既存在于自然界中也能够通过成熟技术人工合成。通过体外筛选技术还可以筛选出具有特殊功能的核酸序列,例如核酸适体和脱氧核酶。核酸通过沃森-克里克碱基互补配对原则进行杂交,具有很强的专一性。无论是通过序列设计还是体外筛选,核酸探针在生物标志物的分析与成像应用方面都发挥着重要作用。纳米材料辅助构建核酸功能化纳米探针,可以保护负载的核酸探针不被核酸酶降解,并且无需转染试剂就能进入细胞,在细胞荧光成像应用上具有很大优势。为解决细胞内有些生物标志物含量低、难于检测的问题,目前已构建多种适用于细胞水平的成像信号放大方法来实现对低丰度生物标志物的高灵敏成像。本文主要综述了核酸功能化纳米探针在细胞荧光成像中的应用进展,包括反义寡核苷酸功能化纳米探针、核酸适体功能化纳米探针、脱氧核酶功能化纳米探针等,同时介绍了他们在成像信号放大中的应用。     

农药丁吡吗啉与腐殖酸作用机理探讨

探讨农药丁吡吗啉与腐殖酸的作用机理, 可进一步了解农药在土壤中腐殖酸催化下降解的行为过程。将市售腐殖酸进行逐级分离,获得黄腐酸、棕腐酸和黑腐酸的固态或溶液状态,而后分别与农药丁吡吗啉进行作用,利用红外,荧光两种分析方法对其作用机理进行了解释。结果表明,三组分与丁吡吗啉之间广泛存在范德华力、次级键等弱作用力。黄腐酸与丁吡吗啉之间存在氢键和电荷转移吸附等作用力,棕腐酸与丁吡吗啉存在电荷转移吸附等作用力,黑腐酸与丁吡吗啉之间的作用力最弱,即依照黄腐酸、棕腐酸、黑腐酸三组分平均分子量依次递增的顺序,与农药丁吡吗啉之间的作用力依次降低。     

Spectroscopic Studies of α,γ-Disubstituted Trimethine Cyanine: New Fluorescent Dye for Nucleic Acids

Spectral properties of 3-methyl-2-3-[3-methyl-1,3-benzothiazolo-2(3H)-ylidene]-1,4-cylopentadien-1-yl-1,3-benzothiazolo-3-ium tosylate (Cyan-Cpentd) in a free state and in the complexes with nucleic acids and synthetic polynucleotides have been investigated by absorption and fluorescence spectroscopy. Significant fluorescence intensity enhancement of dye-nucleic acids complexes is observed. For the first time Cyan-Cpentd is proposed as a new probe for nucleic acid detection. Binding mechanism of Cyan-Cpentd is discussed in view of the NA-ligand interaction models.