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基于氧化石墨烯淬灭剂的荧光检测单碱基变异新方法研究

王云香  
【摘要】:作为第三代遗传标记系统,单核苷酸多态性(SNPs)是指基因组序列中的因单核苷酸(A、T、C或G)变异而导致的DNA序列多态性,其在人类染色体上分布广泛、数目多且相对稳定。目前,有关遗传性疾病等方向的研究日益受到重视,因此,在生物学和临床医学研究中,SNPs检测显得尤为重要。目前检测SNPs的方法很多,例如凝胶电泳、质谱法、比色法、表面等离子体共振、荧光法、电化学传感器等。 荧光分析法是一种高灵敏的实时检测方法,被广泛应用于分子识别和生物学研究领域。氧化石墨烯是一种超级猝灭剂,能通过能量共振转移淬灭多种染料的荧光。利用这一性质,本论文建立了基于氧化石墨烯淬灭剂荧光法检测DNA单核苷酸多态性的新方法。 本论文包括两部分:第一部分为综述,第二部分为研究报告。 第一章是综述部分,主要介绍了单核苷酸多态性(SNPs)的定义及检测方法,石墨烯(Graphene)、氧化石墨烯(Graphene oxide)的性质及研究进展,最后介绍了本论文的研究目的及内容。 第二部分为研究报告,由两部分组成。其中第一部分建立了一种基于氧化石墨烯淬灭剂的荧光检测单碱基变异的新方法。利用氧化石墨烯高的淬灭效率,及小分子ATMND选择性识别dsDNA中的C-C错配的性质。当染料FAM标记的ssDNA与氧化石墨烯在水溶液中形成复合物后,由于π-π堆叠作用使得染料的荧光几乎完全被氧化石墨烯淬灭。当完全互补的目标DNA链存在时,与结合在氧化石墨烯上的染料标记的ssDNA杂交,把其从氧化石墨烯上释放出来,同时染料的荧光恢复。研究还发现,当单碱基突变的目标ssDNA序列存在时,荧光也会有部分恢复,而当在此基础上再加入一定浓度ATMND后,小分子可通过Watson-Crick氢键形式与dsDNA暴露的未配对C碱基结合,从而稳定含错配碱基的dsDNA的双螺旋结构,使得染料荧光进一步恢复,达到甚至超过加入完全互补目标链时的荧光强度。 研究报告的第二部分建立了一种基于分子信标和ATMND识另dsDNA中的C-C错配位点的新方法。分子信标由于自身的稳定性,独特的性能和高的选择性备受关注。当分子信标与目标链杂交,探针经历自发的构象重组,颈部打开,导致荧光恢复;当与单碱基错配的ssDNA杂交时,荧光也会有一定恢复,而当在此基础上再加入一定浓度ATMND后,ATMND通过氢键作用选择性识另dsDNA中的C-C错配位点,增强其双螺旋结构的稳定性,使得体系荧光进一步增强,达到甚至超过加完全互补目标链时的荧光强度。通过体系荧光强度的变化,检测dsDNA中的C-C错配。


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