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功能化DNA修饰单体的设计合成及其在生物分析中的应用

【摘要】:基于功能化DNA修饰单体的设计合成,可以对DNA进行不同的化学小分子的修饰,进而赋予其不同的生物功能用于生物分析方面的研究。基于此,本论文开展了以下三方面的工作:1.甲基丙烯基DNA修饰单体的设计及其在DNA水凝胶中的应用基于甲基丙烯基DNA修饰单体的设计合成,我们发展了新型的DNA智能水凝胶生物传感器。该部分工作分别发展了黄曲霉毒素B1(AFB1)和葡萄糖特异性响应的DNA智能水凝胶。对于AFB1检测体系,结合气动芯片,实现了对AFB1基于距离信号读出的便携、高灵敏检测。对于葡萄糖检测体系,由于无需葡萄糖氧化酶(GOx)等识别,实现了葡萄糖的无酶、可视化检测。2.邻苯二醛DNA修饰单体的设计及其在DNA与蛋白质生物偶联中的应用基于邻苯二醛DNA修饰单体的设计合成,我们发展了一种新型的DNA与蛋白质偶联的新方法。邻苯二醛基团与一级胺在温和的条件下能够快速、高效地发生缩合反应生成苄甲内酰胺,将邻苯二醛基团修饰在DNA(OPA-DNA)上,尝试与蛋白质的偶联。以富含赖氨酸的细胞色素C和溶菌酶为模型蛋白,对偶联效率进行考察。结果表明,OPA-DNA可以与细胞色素C和溶菌酶进行快速、高效率的偶联反应。该OPA-DNA还可以与NH2-cDNA进行无酶、快速且高效率的偶联反应。该核酸探针有望应用于DNA与蛋白质及DNA的生物偶联体系。3.四甲氧基偶氮苯DNA修饰单体的设计及其在调控核酸杂交方面的应用基于四甲氧基偶氮苯DNA修饰单体的设计合成,我们发展了可见光光调控的核酸探针。首先在分子水平,考察了四甲氧基偶氮苯的光调控能力。而后,HPLC表征Azo-DNA在不同绿光/蓝光光照条件下的顺反异构体化效率。UV-vis表征了不同光照条件下Azo-DNA与其cDNA之间解链温度的变化,说明可见光可以调控DNA杂交。将该类核酸探针应用于T7RNA转录体系,初步实现了可见光对T7 RNA转录的调控效果。通过修饰这种偶氮苯分子对核酸进行光调控,在核酸相关生物学体系中具有潜在的应用价值。

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