基于核酸适配体与DNA长距自组装的电化学传感器定量检测赭曲霉毒素A

目的开发一种基于核酸适配体与DNA长距自组装的电化学传感器用于赭曲霉毒素A(ochratoxin A,OTA)的快速、灵敏检测。方法在磁珠表面修饰核酸适配体,特异性识别OTA,并释放引物链。通过磁性分离将引物链分离出来,并利用电极界面的捕获探针(sulfhydryl modified captur probe,Cp)捕获引物链,从而引发两条辅助探针的级联杂交,形成长距DNA自组装结构。该结构的负电荷骨架可吸附大量带有正电荷的电活性分子亚甲基蓝(methylene blue,MB),产生显著的电化学信号,从而实现OTA的灵敏检测。结果传感器具有良好的特异性和稳定性,在最佳条件下,传感器的线性范围为0.012~0.120 pg/mL,相关系数为0.99225,检出限为0.6fg/mL。结论基于核酸适配体与DNA长距自组装技术,构建了一种用于OTA简单、快速、准确、灵敏检测的电化学传感器,为OTA的灵敏检测提供了新的视角。

植物伤害信号分子细胞外DNA的研究进展

在病原菌形成病变之前,植物的先天免疫系统可通过受体识别来源于病原菌的激发子或自身的内源伤害信号分子(damage-associated molecular patterns,DAMPs),并做出一系列的防御反应,从而阻断或降低病原菌的侵染。近年来的研究发现,植物细胞外自身DNA片段(esDNA)作为一种DAMP,对同种植株的生长产生了抑制作用,并触发了植株自身特异性的免疫响应。本文系统地总结了esDNA的产生、作用特点、信号途径、潜在受体以及应用等方面的研究进展,以期为esDNA进一步的理论研究与农业生产应用提供参考。

基于DNA折纸订书钉链折叠的信息加密策略

DNA折纸结构是蕴含复杂序列折叠信息的纳米结构,为发展具有超大密钥空间的信息加密技术提供了新思路。该文设计了一种能够充分发挥DNA折纸结构信息特征的信息加密策略,与先前利用DNA折纸骨架链折叠的思路不同,该文基于订书钉链集合的非线性组合特征,提出通过探索其更为广阔的折叠多样性来实现更大的密钥空间。该策略的密钥空间计算模型分解为订书钉链的结合域模式、协同折叠以及独立性3个因素,分别考虑了订书钉链的链内区段分布性、链间排布多样性以及序列特异性。以上3种因素的组合,使单位几何空间内DNA折纸的折叠多样性更有效地转化为密钥空间。该策略是一种基于生物分子热力学的加密方式,为扩展信息安全的应用场景提供了新的可能。

脱氧核酶催化放大效应在微RNA传感中的研究与应用

微RNA(microRNAs,miRNAs)是一种与肿瘤等多种疾病的发生发展密切相关的短序列非编码RNA,其具有丰度低、序列同源性高和易降解等特点,因此,miRNAs的高灵敏、高特异检测面临巨大挑战。具有RNA切割活性的脱氧核酶是新兴的一类功能性单链DNA分子,此类酶能在金属离子的辅助下对核酸底物特异性切割,释放miRNA进行循环再利用,实现信号放大。目前,基于脱氧核酶催化放大检测miRNA的新方法研究是近年来科研人员的重点关注方向之一。本文根据脱氧核酶结合不同的生物传感新技术和新材料,对近年来发展出的基于脱氧核酶催化放大检测miRNAs的新方法进行分类与回顾,归纳为脱氧核酶DNA自组装、脱氧核酶偶联等温扩增以及脱氧核酶结合新型纳米材料的3类方向,并逐一阐述各个方向的基本原理及其在生物传感领域、医学检测方向的最新研究进展与应用实例,旨在为进一步的精准灵敏检测miRNAs新策略研究提供参考。

DNA-有机分子两亲体自组装的研究进展

DNA-有机杂化两亲体在水溶液中可以自组装成各种形态,调节其自组装形态和大小通常需要改变分子内部结构,或改变组装条件和方法。因此,获得具有单一形态或尺寸变量的聚集体是一个巨大的挑战。近年来,有学者首次提出了一种新的框架引导组装策略,即引导两亲体沿着锚定在框架上的疏水性基团聚集,最终按照预先设计的框架形成具有一定形状和均匀大小的形态。该策略突破了传统组装方法的限制,使制备具有可编程几何形状和尺寸的聚集体成为可能,为构建纳米结构提供了新的思路和方法,并在纳米科学和生物医学方面具有潜在的应用前景。

基于自支撑多孔硅微腔的DNA光学检测

用电化学蚀刻在单晶硅表面制备了多孔硅微腔(PSM),并通过大电流脉冲分离制成了一种自支撑多孔硅微腔结构.将该结构用于8个碱基对的DNA片段检测,根据折射率变化引起透射角度谱的移动量检测与探针DNA分子发生偶联反应的目标DNA分子的不同浓度.目标DNA分子在0.1~1.0μmol/L的浓度区间,透射角度谱红移量随着目标DNA分子浓度的增加而增大,并且有较好的线性关系,检测限达0.037μmol/L.自支撑多孔硅微腔检测生物分子时表现出灵敏度高、响应时间快、免标记、成本低等优点,可应用于便携式光学传感器.

基于核酸外切酶Exo I的DNA折纸结构纯化方法

基于核酸外切酶(Exo I)选择性降解单链DNA的性质,为增加DNA折纸结构纯化方法的多样性,开发了一种快速除去剩余DNA单链、纯化DNA折纸结构的新方法。以三角形和矩形DNA折纸结构为研究对象,对缓冲液环境、酶用量、反应温度、反应时间等实验条件进行了优化,采用琼脂糖凝胶电泳方法与原子力显微技术对产物进行分析与表征。结果表明,该方法可以达到快速除去DNA单链、纯化DNA折纸结构的目的,Exo I酶处理不影响DNA折纸结构的完整性及后续的应用开发。

基于DNA折纸的可编程纳米计算

在过去的半个世纪中,随着基于半导体集成电路的电子计算机发展遇到了硬件瓶颈,新型计算机理论与技术的探索成为了研究的焦点。DNA作为携带遗传信息的载体,其高密度的数据存储和并行运行能力使得DNA计算成为新型计算的研究热点之一。DNA计算理论与实验技术的研究促进了DNA纳米制造技术的快速发展,同时DNA纳米技术为DNA计算搭载了可靠的分子实验技术平台。文章首先简单介绍了DNA计算与DNA纳米技术的发展和成果,重点关注DNA折纸这一完全可寻址、可编程的纳米结构,从基于DNA折纸的逻辑电路、可编程自组装、计算结构等方面对DNA计算的发展进行综述和展望。

基于自组装DNA计算的NTRU密码系统破译方案(英文)

自组装DNA计算在解决NP问题,尤其在破译密码系统方面,具有传统计算机无法比拟的优势.文中提出了一种用自组装DNA计算破译NTRU公钥密码系统的方法.针对NTRU密码系统的特点,采用DNA瓦片编码信息,借助于瓦片间的粘性末端进行自组装,给出了求解多项式卷积运算的实现方案.在此基础上,通过引入非确定性的指派瓦片,提出了一种破译NTRU系统的非确定性算法.通过创建数以亿计的参与计算的DNA瓦片,该算法可以并行地测试每个可能的密钥,以高概率地输出正确密钥.该方法最大的优点是充分利用了DNA瓦片具有的海量存储能力、生化反应的巨大并行性以及组装的自发有序性.理论分析表明,该方法具有一定的可行性.

水溶性锌卟啉配合物的合成、表征及其与CTDNA的作用

合成了5,10,15,20-四[4-(3′-丙氧基吡啶溴化盐)苯基]卟啉(TPPBr)及其锌卟啉配合物TPPBr(Zn),用红外光谱、核磁共振和紫外光谱进行了表征.利用紫外-可见光谱、荧光光谱、圆二色谱和黏度实验研究了TPPBr(Zn)与小牛胸腺DNA(CTDNA)的相互作用,并计算了TPPBr(Zn)与CTDNA作用的表观键合常数为2.64×105L/mol.进而证明了TPPBr(Zn)与CTDNA以外部自堆积和静电结合的混合模式作用.

11个延边地区栽培梨品种的S基因型鉴定

鉴定梨品种的S基因型可为合理配置授粉树、杂交亲本选配提供理论依据。为鉴定11个延边地区栽培梨品种的S基因型,利用梨的自交不亲和基因(S-RNase)特异引物FTQQYQ和anti-IIWPNV,对11个梨品种的基因组DNA进行S基因特异扩增,并对扩增片段进行回收、克隆、测序,使用生物信息学软件对各序列进行分析和同源性搜索比对,最终确定各品种的S基因型。结果分别是:苹果梨、东宁五号大梨、延光梨均为S1S17;苹博香为S1S8m;早酥为S1Sd;延边谢花甜为S17S31;尖把梨为S12S30;延边明月梨为S3Se;小香水芽变为SeSx;朝鲜洋梨为SeS3;身不知为S5Sd。

紫精与八元瓜环的超分子组装及光切割质粒DNA

利用紫精可以活化水中溶解氧的特性,设计合成了苯-紫精化合物(BEV).利用紫外吸收、电化学及核磁等方法研究了BEV与八元瓜环CB[8]之间的相互作用.实验结果表明,2种化合物可以进行主客体超分子自组装形成1∶1的二元包合物BEV-CB[8].同时,分别考察了化合物BEV和BEV-CB[8]与小牛胸腺DNA的相互作用,并采用琼脂糖凝胶电泳研究了氙灯光照下化合物对pBR322 DNA的切割能力.结果表明,CB[8]的引入改变了化合物BEV与DNA的作用方式,使嵌入作用和静电作用增强.光照结果说明只有超分子BEV-CB[8]在光照下可以完全切割质粒DNA,即CB[8]的存在明显提高了BEV对质粒DNA的切割效率.

DNA与5-氟尿嘧啶相互作用的电化学和谱学研究

以电位控制共价组装法制得的DNA修饰电极为工作电极,采用循环伏安和方波脉冲伏安法,以亚甲蓝(MB)为电活性指示剂,研究了非电活性抗癌药物5-氟尿嘧啶(5-FU)与DNA的相互作用,还结合紫外-可见光谱进一步研究了这种相互作用.循环伏安测试结果表明:5-FU与DNA在电极表面反应的过程为可逆电化学反应-化学反应偶合(EC)过程.当扫描速度较低时,EC反应是扩散控制过程;DNA与电活性物质MB通过静电吸附相互结合,抗癌药物5-FU与DNA通过插入作用相互结合.本研究对于遗传工程中以DNA为靶标的药物设计有重要的意义.

基于DNA Tiles自组装的布尔逻辑运算

大量研究工作表明,DNA tiles自组装现象是分子生物计算过程中一个很重要的计算方式.分子自组装的基本特点在于由许多小分子在一定机理的作用下,自动形成更大规模的超级分子结构的过程.自组装用于计算,在于这种组装模式可以抽象成一个自动化的系统,只需根据问题的需要设计好输入,再将其输入到运算系统,经过分子自组装过程,最后能生成问题的解.文中基于这样的运算机理,在DNA tiles自组装这个计算平台上,尝试做布尔逻辑运算,针对4变量4句子的布尔逻辑问题,提出一个DNA tiles自组装自动化运算系统.

连接环、末端碱基及一价阳离子对G-四链体结构的影响

研究了G-四链体中的连接环(Loop)、末端碱基和一价阳离子对其结构的影响,发现在K+溶液中Loop短的序列易形成平行结构,无末端碱基时容易形成多聚体,而反平行或混合平行/反平行的G-四链体则难以形成多聚体;一价阳离子K+,NH+4和Na+促进形成平行结构及多聚体的能力依次减弱.在平行G-四链体的3'或5'端增加非G碱基,或改变阳离子使其形成非平行结构,均可抑制多聚体的形成.Loop长度影响G-四链体的热稳定性,Loop短的序列可形成很稳定的分子内结构;无末端碱基的G-四链体多聚体的稳定性低于单个G-四链体,且多聚体随着温度升高而变小.结果表明,在K+溶液中,无末端碱基的平行G-四链体序列首先形成分子内结构,然后通过π-π堆积形成多聚体;末端碱基及反平行或混合平行/反平行G-四链体中的Loop可阻碍末端堆积作用,抑制多聚体的形成.本研究为G-四链体的结构与功能研究提供了有用信息.

一种基于DNA自组装模型求解最大团问题的算法

基于tiles理论模型和已有DNA自组装模型,结合最大团问题给出基于DNA自组装模型的算法设计,得到具体设计初始分子、规则分子和检测分子所需的DAE块种类.在此基础上采用荧光标记和凝胶电泳生物操作提出了一种求解最大团问题算法.该算法设计tiles的种类为Θ(n2+|E|),其生物操作复杂性为Θ(1).此算法降低了实验的复杂度,而且保证了实验的易操作性和结果的准确性。

高压静电场对羽衣甘蓝自交不亲和系种子基因组DNA甲基化的影响

DNA甲基化在植物的生长发育中具有重要的调控作用,它是植物正常生长发育所必需的。采用甲基化敏感扩增多态性(Methylation sensitive amplification polymorphism,MSAP)技术,以羽衣甘蓝自交不亲和系9#种子为研究对象,从表观遗传学的角度,对其生长发育过程以及高压静电场处理条件下基因组DNA甲基化水平及模式变化情况进行研究,探讨自交不亲和系种子退化现象与表观遗传规律的相关性。结果表明,自交不亲和系9#种子经高压静电场处理后,同时发生甲基化与去甲基化事件,以去甲基化为主。其中全甲基化水平略有升高,半甲基化水平下降明显,总甲基化水平下降;通过记录和计算种子在萌发过程中的各项指标,结果表明,高压静电场可促进9#种子的萌发和幼苗的生长发育,改善种子品质,表明高压静电场处理是恢复或延迟羽衣甘蓝自交不亲和系退化种子生长势,保持自交后代品质的有效手段之一。

自猝灭荧光探针法测定DNA

This paper describes a new fluorescence probe technique for the determination ofDNA, which is based on a self-quenching course of high concentration of o-hydroxybenzoicacid or o-aminobenzoic acid. Studies involving calf thymus (CT) DNA, salmon (SM) DNAand herring sperm(HS) DNA revealed that the differential value of fluorescence intensity inthe presence and absence of nucleic acid was proportional to the concentration of nucleic overthe range of about 15ng/mL^6.0μg/mL.

12个梨品种S基因型的鉴定

应用PCR扩增技术,根据目的S基因与GenBank中已知S基因同源性100%原理鉴定了我国育成的12个梨品种的S基因型,分别是:‘红酥脆’为S4S36,‘新梨7号’为S28Sd,‘金水3号’为S5S29,‘八月酥’为S3S16,‘金水1号’为S3S29,‘龙泉酥’为S3S22,‘雪花’为S4S16,‘雪芳’为S4S16,‘雅青’为S4S34,‘新雅’为S4S34,‘德胜香’为S3S29,‘富源黄’为S16S33。通过对S基因的DNA序列分析,确认S16、S31为同一S基因。本研究结果丰富了我国梨品种的S基因型信息,为田间合理配置授粉品种提供了依据。

碳纳米管的自组装研究进展

用自组装技术组装的碳纳米管具有新奇的光、电、催化等功能和特性,因此具有良好的发展前景。近年来,许多方法已经用于碳纳米管的组装;综述了化学吸附自组装、静电自组装、模板辅助自组装及DNA操纵下的自组装等几种主要的碳纳米管的组装方法,并对各种方法的特点及研究现状进行了评述。