富G核酸特异结构的组装与特性研究

【摘要】：以DNA分子为材料组建纳米级尺度药物和机械,或作为编码其它纳米到微米尺度蛋白质功能器件模板的研究,逐渐使人们认识到核酸分子不仅仅是生命的遗传密码,更因为其具有的变性-复性与分子识别等特性而能够更广泛地应用于纳米医药与纳米材料等领域。 生物体内的核酸具有结构多形性,除了通常双链DNA的反平行螺旋结构之外,某些特定的DNA序列还能够形成三链、四链或Holliday十字等特异结构。富G核酸序列广泛存在于真核生物中,具有重要的生物相关功能;近来还发现富G核酸能够组装形成更长程有序的导线类结构,预示出其在纳米材料组建等非生物学领域的应用前景。本文以富G-DNA序列形成的特异结构为研究对象,考察了其特异结构的组装特性及影响因素,从而为将来与G-四链体相关的DNA纳米材料在癌症治疗、基因药物以及纳米机械等广泛研究领域的应用奠定基础。 本文通过应用圆二色谱(CD)与紫外光谱(UV)等仪器,研究了离子种类、溶液pH值等因素对不同富G序列及其相应互补序列的影响规律,对由特异富G序列形成的分枝形导线状结构的鉴定方法作了进一步的改进,并通过透射电镜(TEM)对寡核苷酸在溶液中形成结构的表观形貌进行了表征。结果表明,K+,Na+,Mg2+离子对普通G-四链体的形成具有重要影响,但所稳定的结构对离子种类具有选择性;而pH值主要影响富C核酸序列的特异结构I-motif的形成。而分枝形导线状核酸结构对离子种类的选择性相对较弱,但是离子的存在能够明显促进结构的稳定,尽管它们展现出不同寻常的构象热稳定特性,但是很容易为互补序列的加入而破坏。此外,通过TEM对其中连续四重富G单元的核酸序列形成的G-四链体结构进行的形貌表征,验证了由光谱方法得出的其分子内折叠的结构特征。