基于纳米材料构筑的DNA甲基化新型光学传感器及医学应用

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    21605075
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    20.0万
  • 负责人：
    郑湘娟
  • 依托单位：
    南昌大学
  • 学科分类：
    B0404.化学与生物传感
  • 结题年份：
    2019
  • 批准年份：
    2016
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

DNA methylation, catalyzed by methylases, plays a critical role in many biological processes. Aberrant DNA methylation alters the structure of DNA and influences gene expression, which may result in tumor occurrence and tumor growth, become one of the hallmarks of the tumor and cancer cells form. Therefore, detection of DNA methylation and assay of MTase activities have gradually become a new research hotspot. Based on nanomaterials, this project will design and build efficient DNA methylation recognized nano-biological probes and nanosensing interfaces. Using the changes of spectroscopy characteristics between biological target molecules and nanomaterials which is caused by specific identification process, in combination with microscopic and other spectroscopy technologies, real-time monitoring kinetic processes between biological molecular target/nanosensing material, revealing the energy conversion, material transport mechanism related to the sensor process, obtaining the sensor rule of DNA methylation identification in the sensing system, establishing the new technology to detect the DNA methylation based on UV absorbance, fluorescence spectroscopy. Development of the sensors which will be used in the early diagnosis of cancer and anti-cancer drug screening, for the early cancer detection, diseases course monitoring and screening of anticancer drugs is of great significance.
由甲基转移酶催化的DNA甲基化，在许多生物学进程中扮演着至关重要的角色。异常的DNA甲基化改变了DNA结构，影响了基因表达，导致了肿瘤发生和增长，成为肿瘤乃至癌细胞形成的标志物之一。因此，检测DNA甲基化，并分析甲基转移酶活性逐渐成为新的研究热点。基于纳米材料，本项目拟设计和构筑对DNA甲基化具有高效识别性能的纳米生物探针和纳米传感界面。利用生物靶标分子与纳米材料特异性识别过程引起光谱学特征变化，结合显微技术和多种谱学手段，实时跟踪监测传感界面上生物靶标分子/纳米传感材料之间相互作用的动力学过程，揭示传感过程中的能量转换、物质输送等相关机理，获取传感体系中DNA甲基化识别的传感规律，建立基于紫外吸收、荧光光谱技术的检测DNA甲基化的新技术。开发用于癌症早期诊断和抗癌药物筛选的传感器件，对癌症的早期筛查、病程监控和抗癌药物的筛选具有重要意义。

结项摘要

. 由甲基转移酶催化的DNA甲基化，在许多生物学进程中扮演着至关重要的角色。异常的DNA甲基化改变了DNA结构，影响了基因表达，导致了肿瘤发生和增长，成为肿瘤乃至癌细胞形成的标志物之一。因此，检测DNA甲基化，并分析甲基转移酶活性逐渐成为新的研究热点。. 本项目主要利用核酸转移酶、核酸内切酶、核酸聚合酶、核酸外切酶等的专一、高效的转移、修饰、切割等方面的特性，通过设计构建核酸酶辅助的信号扩增策略，结合金纳米粒子Au NPs、纳米氧化石墨烯GO、荧光染料、二茂铁Fc的光学协同作用或信号输出特性，构建了紫外、荧光、表面等离子共振、电化学技术为检测手段的DNA甲基化及DNA甲基转移酶（M.SssI和Dam MTase）活性检测的方法。. 进一步，选取了典型药物（5-氮胞苷、5-氮胞苷-20-脱氧胞苷、丝裂霉素、顺铂、苄青霉素和5-氟尿嘧啶）做为模型抑制剂，考察了构建的传感方法在酶抑制剂的筛选（抗癌药物的筛选）方面的能力，实验结果表明上述方法可以进行相关抑制剂的筛选工作。本项目构建的DNA甲基化的分析方法可为癌症的早期诊断或抗癌药物的筛选提供新的思考模式和诊断方法。

项目成果

期刊论文数量（4）
专著数量（1）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（2）
专利数量（0）
Colorimetric determination of the activity of methyltransferase based on nicking enzyme amplification and the use of gold nanoparticles conjugated to graphene oxide
基于切口酶放大和使用与氧化石墨烯缀合的金纳米粒子的甲基转移酶活性的比色测定
  • DOI：
    10.1007/s00604-019-3690-4
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Microchimica Acta
  • 影响因子：
    5.7
  • 作者：
    李志美;张晓;皮婷;布金;邓瑞红;迟宝珠;郑湘娟
  • 通讯作者：
    郑湘娟
Fluorescence-based Polymerase Amplification for the Sensitive Detection of DNA Methyltransferase Activity
基于荧光的聚合酶扩增用于灵敏检测 DNA 甲基转移酶活性
  • DOI：
    10.1103/physrevd.93.042007
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    Analytical Sciences
  • 影响因子：
    1.6
  • 作者：
    张晓;钟晓丽;姜文文;曾思豪;皮婷;郑湘娟;李志美
  • 通讯作者：
    李志美
Amplification strategy for sensitive detection of methyltransferase activity based on surface plasma resonance techniques
基于表面等离子体共振技术灵敏检测甲基转移酶活性的扩增策略
  • DOI：
    org/10.1016/j.aca.2018.02.050
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    Analytica Chimica Acta
  • 影响因子：
    6.2
  • 作者：
    李志美;张晓;梁汝萍;郑湘娟;邱建丁
  • 通讯作者：
    邱建丁
Effects of miR-150-5p on the growth and SOCS1 expression of rheumatoid arthritis synovial fibroblasts
miR-150-5p对类风湿性关节炎滑膜成纤维细胞生长及SOCS1表达的影响
  • DOI：
    10.1007/s10067-019-04894-7
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Clinical Rheumatology
  • 影响因子：
    3.4
  • 作者：
    邱明亮;莫丽莎;李菊香;梁华;朱卫娜;郑湘娟;段新旺;徐卫东
  • 通讯作者：
    徐卫东

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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