基于血晶素标记探针的高灵敏核酸检测方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21605095
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 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

Highly sensitive and quantitative detection of sequence-specific nucleic acid fragment shows its great significance in the areas of disease diagnosis, food safety, environmental monitoring and judicial identification. The proposed project employs a small-molecule organocatalyst namely hemin to covalently label nucleic acid probe. The recognition of probe to target nucleic acid can be transduced to activation of hemin catalytic activity, thus produce amplified detection signal through catalytic reaction of hemin. In order to further amplify the detection signal of hemin labeled probe and improve its sensitivity, two feasible pathways are described in the project. The number of hemin activated by the recognition of target nucleic acid can be increased by introducing molecular biology recycling technique such as catalyzed hairpin assembly. On the other hand, the catalytic activity of activated hemin can be improved by formation of hemin/G4 DNAzyme. The structure-activity relationship of hemin labeled probe, the catalytic system of hemin as well as the combination of signal amplification techniques are under planned investigation and optimization to sufficiently exert the potential of hemin catalysis. A series of simple, rapid and also highly sensitive and selective nucleic acid detection methods are expected to be established through the project. The proposed project paves a promising approach for developing highly sensitive nucleic acid probe by small-molecule organocatalyst labeling.
特定序列核酸片段的高灵敏定量检测在疾病诊断、食品安全、环境监测和司法鉴定等领域具有重大意义。本项目提出以小分子催化剂作为新型核酸探针标记物,选用血晶素(hemin)分子共价标记核酸探针,建立目标核酸片段激活血晶素催化活性的信号转导模式,通过血晶素的催化反应输出检测信号。为了进一步提高血晶素标记核酸探针的检测灵敏度,本项目拟从引入分子生物学循环技术和提高血晶素的催化性能两个角度入手,一方面通过联用催化发卡组装等分子生物学信号放大技术提高每分子目标核酸激活的血晶素分子数目,另一方面通过形成hemin/G4 DNAzyme等高效催化结构提高激活后血晶素分子的催化性能,在对血晶素标记探针构效关系、血晶素催化体系及信号放大技术联用方式进行系统研究和优化的基础上,充分发挥血晶素的催化潜能,最终建立一系列高灵敏、高特异性且简单高速的核酸检测策略。本项目将为小分子催化剂标记高灵敏核酸探针的发展奠定基础。

结项摘要

催化是化学对现代社会的重要贡献之一。在生物分析领域,天然酶(如辣根过氧化物酶等)或模拟酶(如hemin-G4 DNAzyme等)都可以放大检测信号,实现生物分子的灵敏检测。以hemin分子为代表的卟啉类化合物是天然酶的活性中心,具有优异的本征催化活性。本项目通过分子设计和化学合成,利用核酸识别或构筑有机纳米结构等形式精确控制卟啉类化合物的空间分布并调控其催化及光学性能,用于设计生物分析检测体系。.通过设计催化小分子hemin共价标记且hemin催化性能自抑制的核酸探针,联用催化发卡组装放大技术,提高了每分子目标核酸激活的hemin分子数目,建立一分子目标核酸激活多分子双hemin探针催化活性的信号转导模式,通过双重催化效应提高了hemin标记核酸探针的检测灵敏度,对靶标核酸的均相检测下限为0.01 nM。利用卟啉分子作为结构构筑块合成卟啉基多孔有机框架化合物纳米酶,有效防止因卟啉分子聚集导致的催化活性降低,作为纳米探针开发了对葡萄糖的比色检测方法以及对抗氧化剂抗氧化能力的评估方法。通过设计了具有双齿配体结合位点的有机框架材料纳米探针,利用Cu2+对纳米探针荧光高效且高选择性的光致电子转移猝灭,发展了对Cu2+的荧光检测方法,检测限为0.076 μM。.本项目的研究为设计催化能力优异的卟啉基催化体系,并用于构建高灵敏的生物分析体系提供借鉴。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Low-background electrochemical biosensor for one-step detection of base excision repair enzyme
一种用于一步检测碱基切除修复酶的低背景电化学生物传感器
  • DOI:
    10.1016/j.bios.2019.111865
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Biosensors and Bioelectronics
  • 影响因子:
    12.6
  • 作者:
    Min-hui Zhao;Lin Cui;Bing Sun;Quanbo Wang;Chun-yang Zhang
  • 通讯作者:
    Chun-yang Zhang
Preparation of new semiconducting corrole nanostructures and their application as gas sensor
新型半导体咔咯纳米结构的制备及其气体传感器应用
  • DOI:
    10.1016/j.synthmet.2019.04.010
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Synthetic Metals
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Guifen Lu;Qiqi Sun;Ting Zhang;Xia Kong;Quanbo Wang;Cheng He
  • 通讯作者:
    Cheng He
Porphyrin-based porous organic framework: An efficient and stable peroxidase-mimicking nanozyme for detection of H2O2 and evaluation of antioxidant
基于卟啉的多孔有机框架:一种高效稳定的模拟过氧化物酶纳米酶,用于检测 H2O2 和评估抗氧化剂
  • DOI:
    10.1016/j.snb.2018.08.097
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Sensors and Actuators B: Chemical
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Chao Cui;Quanbo Wang;Qingyun Liu;Xiao Deng;Tingting Liu;Dekang Li;Xiaomei Zhang
  • 通讯作者:
    Xiaomei Zhang
Covalent organic framework with bidentate ligand sites as reliable fluorescent sensor for Cu2+
具有二齿配体位点的共价有机框架作为可靠的 Cu2 荧光传感器
  • DOI:
    10.1016/j.micromeso.2020.110122
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Microporous and Mesoporous Materials
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Chao Cui;Quanbo Wang;Cehua Xin;Qingyun Liu;Xiao Deng;Tingting Liu;Xiaohong Xu;Xiaomei Zhang
  • 通讯作者:
    Xiaomei Zhang

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其他文献

隐丹参酮抗肿瘤及抗血管生成活性研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    中国生化药物杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    冯金红;郑婷;侯召华;吕翠;王泉博;张浩;张宛俊;魏云波
  • 通讯作者:
    魏云波
隐丹参酮抗肿瘤及抗血管生成活性研究
  • DOI:
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    2017
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    中国生化药物杂志
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    冯金红;郑婷;侯召华;吕翠;王泉博;张浩;张宛俊;魏云波
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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]
          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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