ATP触发快速响应的线性DNA凝胶

设计了2条分别带有腺苷三磷酸(ATP)适配体序列和黏性末端的单链DNA,二者首先通过互补杂交形成一个双链DNA单体,再由此单体自组装形成长线性DNA多聚体并进一步通过物理交联形成DNA水凝胶.通过流变学测试表征了水凝胶的形成,并通过应力扫描观察了从凝胶状态到溶液状态的转变.使用亚甲基蓝(MB)分子作为标记,通过紫外吸收光谱表征了该DNA水凝胶对ATP的响应动态.在加入ATP的15 min以内,DNA水凝胶在664 nm处的吸光值迅速上升并达到平台,表明该DNA水凝胶可以快速响应ATP.该DNA水凝胶在664 nm处的吸光值与ATP的浓度具有很好的线性相关性.DNA水凝胶中分别加入ATP、胸苷三磷酸(TTP)、胞苷三磷酸(CTP)、鸟苷三磷酸(GTP)4种类似物,通过紫外吸收光谱的测试表明了只有加入ATP的DNA水凝胶发生了解聚,MB被释放出来,说明该DNA水凝胶具有较好的稳定性以及对ATP响应的特异性.     

基于计时库仑技术的可再生型三磷酸腺苷适配体电化学传感器的研究

构建了一种可再生型三磷酸腺苷(ATP)适配体计时库仑电化学传感器.将一条短链DNA通过AuS键自组装固定在电极表面, ATP的核酸适配体与该短链DNA杂交而结合在电极表面.带负电的DNA通过静电吸引结合电解液中的六氨合钌(RuHex)阳离子.当传感器和靶分子ATP孵育后,ATP与核酸适配体结合,使适配体链从电极表面解离,电极表面吸附的DNA量减少,结合RuHex的量随之降低.通过计时库仑技术检测RuHex响应信号降低的量 ,可以对ATP进行定量测定.此传感器的电化学响应信号与ATP浓度对数值呈线性关系,线性检测范围为0.001~100 μmol/L,检出限(S/N=3)为0.5 nmol/L.此传感器检测靶分子ATP后,可以通过简单的操作步骤再生,再生5次后的响应信号为初始信号的90%以上.采用此传感器检测大鼠脑透析液中ATP的含量为(19.2±3.7) nmol/L (n=3).     

基于封闭链释放型磁性DNA分子机器的化学发光传感体系

以核酸外切酶Ⅲ(EXO Ⅲ)作为驱动力,构建了一种卸载封闭链激活DNAzyme的磁性DNA分子机器,用于化学发光传感分析。将含有富G序列的DNA固定在磁性微球上,并用封闭链封闭富G片段,当有目标DNA存在时,在EXO Ⅲ的作用下,目标DNA可以循环地将封闭链从磁性微球上卸载,使磁性微球表面生成G-四链体DNAzyme,催化产生化学发光,定量检测目标DNA。该DNA分子机器仅需30 min便可完成循环过程。通过紫外吸收、分子荧光、化学发光、聚丙烯酰胺凝胶电泳等方法验证了DNA分子机器的工作原理。最佳条件下,该分子机器检测DNA的线性范围为10～200 pmol/L,检出限3.2 pmol/L。该磁性DNA分子机器在低丰度DNA检测中具有良好的应用前景。     

DNA步行者分子机器研究新进展

作为人类向大自然学习过程中迈出的重要一步,人工分子机器的研究越来越受到人们的重视.由于具有碱基配对的精确性、序列的可编程性、二级结构的多样性和可控性等一系列优势, DNA被认为是最有前途的一类分子机器构筑材料之一.本综述依据驱动力的不同,对一类重要的分子机器——DNA步行者分子机器的最新研究进展进行了介绍,并对该类分子机器的未来发展进行了展望.     

ATP与氨基酸弱相互作用的质谱与理论计算研究

利用电喷雾质谱、荧光、核磁和理论计算研究了ATP与19种氨基酸的弱相互作用.在质谱中发现除甘氨酸(Gly)、丙氨酸(Ala)、缬氨酸(Val)外,其它氨基酸均可观测到与ATP因弱相互作用形成的复合物离子.利用不同质谱锥孔电压下复合物稳定性的不同,分析了侧链基团对ATP与19种氨基酸弱相互作用的影响.并利用荧光光谱和核磁共振波谱法研究了芳香性氨基酸与ATP的弱相互作用.结果表明,氨基酸与ATP的弱相互作用强弱顺序为:色氨酸(Trp)＞苯丙氨酸(Phe)＞具有R‖C-NH2的氨基酸＞具有-RCOOH、-R-NH2的氨基酸＞具有-RSH、-ROH的氨基酸＞R为长链的氨基酸＞R为短链的氨基酸.不同官能团的氨基酸与ATP的弱相互作用的模拟计算也证实了此结论,并发现氨基酸的主侧链基团与ATP分子基团间的多个分子间因氢键作用使复合物能稳定存在.这一结果将为预测蛋白与ATP结合位点及研究ATP的识别机理提供依据.     

基于核酸框架的分子机器

分子机器是一种由分子构建的微型设备,在受到适当的刺激如光、温度、pH或电磁场时,它能够在分子水平上执行类似宏观机器的机械运动.然而,分子机器的研究仍面临着许多技术挑战,包括如何精确控制分子机器的运动,如何构建大规模的分子机器系统等.作为有潜力的分子自组装技术,利用DNA纳米技术可以构建复杂的刺激响应纳米机器并精确调控其在分子水平的运动.本文中,我们简单介绍了DNA纳米技术的组装原理,综述了响应DNA链置换、光、热、pH和电场等不同类型刺激的核酸框架分子机器,并探讨了它们在药物递送、构建三维等离子体光学器件以及作为生物分子标尺等方面的应用.     

基于核酸适体检测ATP的酶联分析新方法

基于核酸适体对靶标的特异性识别和辣根过氧化物酶(HRP)的高效催化反应, 发展了一种用于检测三磷酸腺苷(ATP)的酶联核酸适体分析新方法. 核酸适体和靶标的特异性结合导致与核酸适体杂交的短链DNA解链, 解离的DNA通过杂交被固定在另一酶标板的DNA捕获. 解离的DNA预先标记了异硫氰酸荧光素(FITC)基团, FITC特异性结合HRP标记的FITC抗体, HRP作为信号传导元素催化四甲基二苯胺(TMB)底物显色, 通过颜色变化及450 nm波长处吸光度的变化检测ATP. 该方法对ATP具有良好的选择性, 检测不受其它物质如GTP, UTP和CTP的干扰, 且检测能在较复杂的试样(体积分数10%和50%的血清)中进行. 实验结果表明, 在ATP浓度为50~400 nmol/L范围内, 具有良好的线性关系, 检出限为26 nmol/L.     

脑内三磷酸腺苷的光电化学活体分析北大核心CSCD

神经化学信号传递是实现大脑复杂功能的基础,因此发展神经化学信号的活体原位检测方法,对于探索脑功能和脑疾病的神经化学分子机制具有重要意义。光电化学传感技术具有灵敏度高、背景信号低和易于微型化等优点,是活体原位分析的潜在有力工具。然而,常见的光电活性材料需要短波长的光激发,其组织穿透深度不足,限制了在活体分析中的应用。基于此,本文构建了一种可近红外激发的光电化学微传感器,用于脑内三磷酸腺苷(ATP)的原位检测。将稀土掺杂的上转换纳米颗粒(UCNPs)引入传感界面,用UCNPs的发光激发电极表面的光电活体材料产生光电流信号,通过荧光染料(TAMRA)标记的核酸适配体调节UCNPs的发光,发展一种基于光学调控策略检测脑内ATP的光电化学传感新方法。所制备的微传感器成功用于炎症模型中小鼠脑内ATP的原位检测,初步探索了脑部炎症与ATP水平变化的关系。     

基于G-四联体的聚多肽-DNA水凝胶响应性研究

利用铜催化的点击反应合成了侧链接枝DNA的聚多肽, 基于DNA自组装的理念, 将含有两段鸟嘌呤(G)的序列引入到体系中, 结合G-四联体在钾离子存在的情况下能够形成分子间四链结构的特性, 获得了具有热响应和离子响应性的聚多肽-DNA超分子水凝胶. 此凝胶制备过程具有原位、快速等特点, 构筑基元具有可设计的响应性和良好的生物相容性. 综合以上特点, 此超分子水凝胶在组织工程和三维生物打印等领域具有潜在的应用.     

脱氧核糖核酸电致化学发光传感技术的研究

电致化学发光(ECL)由电化学反应直接或间接引发,具有灵敏度高、选择性好、易实现实时化和集成化、可进行原位检测的优点,为生命科学进入到分子水平研究提供了有力的方法。脱氧核糖核酸(DNA)研究是生命科学领域中极为重要的内容,特定DNA序列的定量检测在法医鉴定、疾病预防、环境监测等领域,尤其是对疾病的早期准确诊断及治疗具有重要意义。DNA-ECL传感技术,被认为是最有发展前景的一类DNA分析方法,是当今生物学和医学领域的前沿性研究课题。本文重点评述了国内近5年DNA-ECL传感技术的研究工作,最后对其研究前景进行了展望。