基于CH3-HS疏水结构域液相表征特性锚定DNA甲基化特异位点的电化学分析研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81572078
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    56.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H2606.检验医学研究新技术与新方法
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

The analysis of locus-specific DNA methylation is the ultimate goal in epigenetic research and clinical detection of DNA methylation. In present, the bisulfite-sequencing technology has been used for the detection of genome methylation, but it has some disadvantages such as the requirements of a deep-sequencing, incomplete conversion and big data analysis. Methylation-sensitive polymerase chain reaction was limited by the endonuclease recognition sequence, and most important of all, the accurate methylation sites could not be identified with this technique. It becomes an imperative requirement to set up an analysis technique for DNA methylation site detection in epigenetic research and clinical laboratory diagnosis..Our previous research showed that the molecular characterization of methylated DNA would change into hydrophobic grouping CH3- in liquidoid, and form a CH3-core hydrophobic sphere. Therefor, in this study, we intend to establish an electrochemical analytic technique for identifying DNA methylation specific site based on the liquidoid characteristic of CH3-hydrophobic sphere structure, the electroneutral backbone pcPNA was used to capture target DNA chain which methylation status is designed at different sites. On the electrode surface, the target CH3 hydrophobic sphere existed the space phase difference in the distribution of the membrane microenvironment. Based on this mechanism, the electrochemical mathematical model was constructed to dectect DNA locus-specific methylation. Then, deeply parse response mechanism of pcPNA electrochemical analysis in liquid phase. With the development, the locus-specific methylation on dsDNA would be studied based on the pcPNA as probe with the characteristic of the double helix invasion. Through this project, we hope to construct a novel original technical of analyzing locus-specific DNA methylation which would support the research of epigenetic and clinical detection of DNA methylation. On the other hand, the related basic theory will be clarified such as the optimum base spacing for electrochemical analysis of DNA methylation.
甲基化特异位点分析是表观遗传DNA甲基化检测的最终目标。目前的基因组Bisulfite-Seq分析存在测序深度、转换效率和庞大数据分析等不足;MSRE分析引物设计受内切酶RE识别序列限制且不能精确定位甲基化位点。本项目在对甲基化DNA分子结构分析和项目组前期研究证实,甲基化DNA液相条件下形成以CH3-为内核的疏水球这一物化特性基础上,利用pcPNA捕获不同位点甲基化的靶序列DNA后,靶序列CH3-疏水球在电极表面膜微环境分布的空间位相差异,建立DNA不同位点甲基化与电化学响应数学模型,达到锚定DNA甲基化特异位点的目的。并在深入解析pcPNA电化学传感液相响应机理基础上,利用pcPNA双螺旋侵袭特性,进一步探索双链dsDNA甲基化位点分析的可行性和基础参数。通过研究,拟为表观遗传研究和临床甲基化检测建立一种原创性的新的技术手段,同时阐明DNA甲基化电化学分析碱基最适间距等相关基础理论。

结项摘要

甲基化特异位点分析是表观遗传DNA甲基化检测的最终目标。目前的基因组Bisulfite-Seq分析存在测序深度、转换效率和庞大数据分析等不足;MSRE分析引物设计受内切酶RE识别序列限制且不能精确定位甲基化位点。本项目在对甲基化DNA分子结构分析和项目组前期研究证实,甲基化DNA液相条件下形成以CH3-为内核的疏水球这一物化特性基础上,利用利用PNA捕获不同位点甲基化的靶序列DNA后,靶序列CH3-疏水球在电极表面膜微环境分布的空间位相差异,建立DNA不同位点甲基化与电化学响应数学模型,达到锚定DNA甲基化特异位点的目的。我们的研究结果显示,距离电极表面越近的甲基化靶序列的峰电流越小,随着甲基化位置逐渐远离电极表面,峰电流逐渐增大。与预期结果相符。并且,我们制备的DNA生物传感器可以达到0.84fM的检测限,具有灵敏度高和特异性好等优点,为DNA甲基化临床检测提供了广阔的应用前景。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
A novel fuorescent biosensor based ondendritic DNA nanostructure incombination withligase reaction forultrasensitive detection ofDNA methylation
基于树突状DNA纳米结构结合连接酶反应的新型荧光生物传感器用于DNA甲基化的超灵敏检测
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of Nanobiotechnology
  • 影响因子:
    10.2
  • 作者:
    Shu Zhang;Jian Huang;Jingrun Lu;Min Liu;Yan Li;Lichao Fang;Hui Huang;Jianjun Huang;Fei Mo;Junsong Zheng
  • 通讯作者:
    Junsong Zheng
Electrochemical Biosensor for DNA Methylation Detection through Hybridization Chain-Amplified Reaction Coupled with a Tetrahedral DNA Nanostructure
通过与四面体 DNA 纳米结构耦合的杂交链放大反应检测 DNA 甲基化的电化学生物传感器
  • DOI:
    10.1021/acsami.8b20144
  • 发表时间:
    2019-01-30
  • 期刊:
    ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Chen, Xi;Huang, Jian;Zheng, Junsong
  • 通讯作者:
    Zheng, Junsong
An electrochemical DNA biosensor analytic technique for identifying DNA methylation specific sites and quantify DNA methylation level
电化学 DNA 生物传感器分析技术,用于识别 DNA 甲基化特定位点并量化 DNA 甲基化水平
  • DOI:
    10.1016/j.bios.2018.12.022
  • 发表时间:
    2019-02-15
  • 期刊:
    BIOSENSORS & BIOELECTRONICS
  • 影响因子:
    12.6
  • 作者:
    Huang, Jian;Zhang, Shu;Zheng, Junsong
  • 通讯作者:
    Zheng, Junsong
A novel photoelectrochemical strategy based on quenching effect of CdS quantum dots on PTB7 as photoelectroactive material for methylated DNA detection
基于 CdS 量子点对 PTB7 的猝灭效应的新型光电化学策略作为甲基化 DNA 检测的光电活性材料
  • DOI:
    10.1016/j.jelechem.2019.113220
  • 发表时间:
    2019-08
  • 期刊:
    Journal of Electroanalytical Chemistry
  • 影响因子:
    4.5
  • 作者:
    Liu Huamin;Luo Jing;Li Yan;Zhu Quanjing;Fang Lichao;Huang Hui;Deng Jun;Zhang Shu;Huang Jian;Liang Wenbin;Zheng Junsong
  • 通讯作者:
    Zheng Junsong

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  • 通讯作者:
    郑峻松
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  • 通讯作者:
    黄辉

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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

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          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]
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          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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