基于生物体系的DNA杂交及相关事件检测体系的研究

【摘要】DNA与其他化学和生物功能性分子的相互作用衍生出多样的结合和反应类型。分析这些类型和事件的一般工具的发展归因于对机械的理解和人工控制活体系统。DNA杂交是一个意义重大且热门的主题,因为它是很多生物学现象的化学基础。并且DNA检测在医疗诊断、食品安全和生化反恐等领域也起到了重要作用。尽管现有方法对于DNA与其他化学和生物功能性分子的相互作用研究有了一定进展,但仍存在设备成本高、操作复杂而且易受污染,不便携等种种问题。基于生物体系的DNA杂交和相关事件的检测,在选择性、灵敏度、便携性上存在着一定的优势。本文在前人基础上做了以下几方面的工作：第一部分设计并发明了一种以基于阅读框内蛋白表达的DNA结合分析体系。传统DNA检测方法对目标DNA的检测一般基于目标或基于信号放大策略。这些诊断系统中,DNA杂交只是作为一个专一性的结合事件,然后外源信号分拣并读出。由于不相关的模块是这种检测形式的固有组成,目标序列信息没有严格的转录成信号信息。任何可以结合到检测模块上的化学结构在读出信号产生上都是同等的有效,这些都是潜在的假阳性结果。利用目标结合转化成阅读框内蛋白表达的策略,即将DNA杂交的信号通过在大肠杆菌体内放大得到荧光信号。第二部分设计并发明了基于阅读框内蛋白表达的DNA反应性分析方法。基于阅读框内蛋白表达的DNA结合分析体系中,结构设计的特殊性赋予了DNA杂交分析在鉴定其他DNA结合和反应事件中一般性的应用。通过对DNA杂交体系的合理设计,即通过改变阻断DNA与目标DNA和捕获DNA的杂交动力学,对DNA裂解(亚铁-EDTA切割DNA体系的反应性),DNA小分子结合(两种三链结合子的结合性)以及DNA-蛋白相互作用(单链DNA结合蛋白与DNA的结合性)事件进行了探索,证明了基于阅读框内蛋白表达的DNA反应性分析方法检测DNA结合事件的可操作性。第三部分设计并发明了一种基于细菌表面展示的DNA检测的方法。实验涉及了细菌表面展示技术,纳米粒子的修饰技术和抗体抗原相互作用的技术。这种DNA检测体系包括：与目标DNA部分互补的的磁粒子捕获探针；修饰了与目标DNA其他序列部分互补DNA的抗体；表面展示可以与抗体特异性结合抗原的大肠杆菌上。当目标DNA存在时,磁粒子捕获探针(MMP)、目标DNA、抗体与DNA复合物杂交,形成了“三明治”的结构。通过磁分离的方式,可将杂交的抗体从体系中分离出来。随后表面具有相应抗原的大肠杆菌与抗体相互作用,得到的大肠杆菌进行培养诱导表达荧光信号蛋白,从而将目标DNA的序列信息转化为细菌生长的信号和荧光信号。
【作者】孙晶晶；
【导师】朱进；
【作者基本信息】南京大学，高分子化学与物理，2013，博士
【关键词】DNA；生物体系；表面展示；荧光信号；阅读框；抗体库技术；探针技术；分子信标；粘性末端；琼脂糖凝胶电泳；

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