基于核酸正四面体的电化学生物传感器的构建以及在m6A甲基化检测中的应用

来源 :长春理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sysylh
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RNA甲基化是表观遗传学的一种重要大分子修饰类型。它极大地扩大了RNA功能和遗传信息的多样性,并在基因表达、疾病发生、生长发育、免疫调节等方面发挥了非常重要的作用。N6-甲基腺苷(m~6A)是真核RNA中普遍存在的RNA甲基化之一,在许多生物学过程中发挥着重要作用。因此,m~6A准确高效检测对其功能研究尤为重要。常规的检测技术主要是液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)及高通量测序技术等。然而,上述技术需要昂贵或大型仪器,且操作复杂,成本高,限制了它们在m~6A检测中的应用。而电化学传感器及RNA位点特异识别的金属离子核酶为我们开发新型检测平台提供了可能。本论文构建了一种基于镁离子的脱氧核酶(8-17 DNAzyme)和核酸正四面体的电化学DNA生物传感器,具有操作简单、快速灵敏和无需标记的特点,并在人血清中对m~6A甲基化进行检测。1.DNAzyme的切割效率研究。通过聚丙烯酰胺凝胶电泳研究位点甲基化对DNAzyme切割效率的影响。实验发现,8-17 DNAzyme在镁离子存在时,可以无差别切割甲基化和无甲基化底物链,无法通过切割效率对甲基化进行有效区分。进而突变DNAzyme序列位点,结果发现G2和G5突变体在有甲基化存在时,切割效率被明显抑制。因此,将上述突变位点用于后续在电化学传感平台上对甲基化靶标的捕获。2.电化学界面的修饰研究。设计poly A修饰(8-17酶链、G2突变体、G5突变体)的单链DNA探针和巯基修饰(8-17酶链、G5突变体)的四面体DNA探针,进行了电化学界面的探针性能比较研究。最终采用巯基修饰的四面体DNA探针组装到电极的表面,结合DNAzyme的切割原理和以avidin-HRP(链霉亲和素辣根过氧化物酶)为指示剂,循环伏安法(CV)和时间电流法(I-t)为检测方法,构建出用于检测m~6A甲基化的电化学生物传感器。该传感器在对合成的靶标进行检测的实验中,工作范围从1.0×10-9M到1.0×10-15M,在浓度为1.0×10-11M至1.0×10-15M范围内具有良好的线性响应,检测限为2.58×10-16M,并且表现出较高的特异性、重复性和稳定性。3.实际样品的甲基化检测应用。利用该传感器在人血清中对m~6A甲基化进行检测,证明传感器具有实际应用的潜力。结果显示,传感器具有较高的灵敏度,并且能有效区分m~6A甲基化样本,但其检测能力仍有待改进。本研究开发的电化学传感平台,解决了现有m~6A甲基化检测技术中成本高,操作复杂等问题,为m~6A甲基化的检测提供了技术参考,有助于推动表观遗传学研究的发展。
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