生物分子驱动的DNA索烃纳米机器及其分析应用

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    21605012
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    20.0万
  • 负责人：
    胡连哲
  • 依托单位：
    重庆师范大学
  • 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 catenane nanomachine is one kind of DNA molecular devices based on the topological conformational change of DNA catenane. It is highly integrated, highly programmable with good controllability, and has great potential applications in the area of nano-bioanalysis. In this project, we aim to develop DNA catenane nanomachines with the target of aptamers as “fuels” based on the molecule recognition function of aptamers, and improve the biomolecular recognition ability of DNA catenanes. Through the interaction between aptamers and their targets, we aim to control the binding and dissociation of aptamers on DNA catenanes, develop reversible DNA catenane nanomachines, and reveal the interaction mechanism between biomolecule and the self-assembled DNA structures. Furthermore, taking the advantages of DNA catenanes, such as high integration, structural stability and flexibility, high programmability, and easy to operate, this project also aims to develop amplified parallel analysis methods toward different biomolecules, and explore their application in the biomarker detection in clinical diagnosis. This will promote the development of bio-functional DNA nanomachines, and lay a sound foundation for the integrated and multifunctional aptamer-based analytical platform.
DNA索烃纳米机器，是一种基于DNA索烃拓扑构型变化的DNA分子器件，具有高度集成化、编码性强、可控性好等优势，在生物纳米分析领域具有广阔的应用前景。本项目旨在结合核酸适配体的分子识别能力，构建以适配体靶分子为驱动“燃料”的DNA索烃纳米机器，解决DNA索烃纳米机器对生物分子识别能力较弱的问题。通过适配体与其生物靶分子的相互作用，调控适配体在DNA索烃上的组装与解离，构建可逆操控的DNA索烃纳米机器，揭示生物分子和人工DNA自组装结构之间的作用机制。本项目还将利用DNA索烃高度集成化、结构稳定而灵活、编码性强、易于操作的优点，建立可以对不同生物分子信号放大的平行分析新方法，探索其在生物标记物临床诊断方面的应用，从而推进具有生物功能的DNA纳米机器的发展，并且为集成化与多功能化的适配体分析平台奠定基础。

结项摘要

DNA索烃纳米机器，是一种基于DNA索烃拓扑构型变化的DNA分子器件，具有高度集成化、编码性强、可控性好等优势，在生物纳米分析领域具有广阔的应用前景。在本项目中，我们利用核酸适配体的分子识别能力，构建了以生物小分子及蛋白质为驱动“燃料”的DNA索烃纳米机器，并通过集成DNAzyme作为信号单元，实现了生物小分子ATP及蛋白质溶菌酶的高灵敏度检测。我们还通过标记不同的荧光团，通过两种共存的DNA索烃纳米机器，实现了复杂样品中ATP及溶菌酶的平行分析。以DNA索烃作为平台构建生物传感器，利用了DNA索烃独特的环状结构，具有抗核酸酶切，稳定性强的优点，在DNA生物传感领域具有很好的应用前景。另外，在本项目的执行过程中，我们在顺利完成项目目标的前提下，对研究内容进行了拓展（该内容调整在17年及18年的进展报告中已做说明），在纳米模拟酶领域开展了初步的探索，取得了一系列优异的成果。我们通过目标分子对纳米模拟酶活性的影响，发展了多种检测生物分子及离子的新方法，并应用于实际样品中分析物的检测。本项目的执行，不仅促进了DNA索烃在生物传感与分子识别领域的应用，还促进了纳米模拟酶在分子识别、环境检测、细胞成像等领域的发展。

项目成果

期刊论文数量（10）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（3）
The phosphatase-like activity of zirconium oxide nanoparticles and their application in near-infrared intracellular imaging
氧化锆纳米粒子的类磷酸酶活性及其在近红外细胞内成像中的应用
  • DOI：
    10.1039/d0tb00450b
  • 发表时间：
    2020-05-28
  • 期刊：
    JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY B
  • 影响因子：
    7
  • 作者：
    Hu, Xilu;Huang, Ting;Wang, Min
  • 通讯作者：
    Wang, Min
Switchable fluorescence of MoS2 quantum dots: a multifunctional probe for sensing of chromium(VI), ascorbic acid, and alkaline phosphatase activity
MoS2 量子点的可切换荧光：用于感测铬 (VI)、抗坏血酸和碱性磷酸酶活性的多功能探针
  • DOI：
    10.1007/s00216-018-1374-2
  • 发表时间：
    2018-09
  • 期刊：
    Analytical and Bioanalytical Chemistry
  • 影响因子：
    4.3
  • 作者：
    Lianzhe Hu;Qian Zhang;Xiaoyan Gan;Weiling Yin;Wensheng Fu
  • 通讯作者：
    Wensheng Fu
A highly selective colorimetric sulfide assay based on the inhibition of the peroxidase-like activity of copper nanoclusters
基于铜纳米簇过氧化物酶样活性抑制的高选择性比色硫化物测定
  • DOI：
    10.1007/s00604-018-2701-1
  • 发表时间：
    2018-01
  • 期刊：
    Microchimica Acta
  • 影响因子：
    5.7
  • 作者：
    Liao Hong;Hu Lianzhe;Zhang Yuzhen;Yu Xianrong;Liu Yilin;Li Rong
  • 通讯作者：
    Li Rong
A colorimetric heparin assay based on the inhibition of the oxidase mimicking activity of cerium oxide nanoparticles
基于氧化铈纳米颗粒氧化酶模拟活性抑制的比色肝素测定
  • DOI：
    10.1007/s00604-019-3382-0
  • 发表时间：
    2019-05-01
  • 期刊：
    MICROCHIMICA ACTA
  • 影响因子：
    5.7
  • 作者：
    Liao, Hong;Liu, Yilin;Hu, Lianzhe
  • 通讯作者：
    Hu, Lianzhe
Accelerating the Peroxidase-Like Activity of Gold Nanoclusters at Neutral pH for Colorimetric Detection of Heparin and Heparinase Activity
在中性 pH 值下加速金纳米簇的过氧化物酶样活性，用于比色检测肝素和肝素酶活性
  • DOI：
    10.1021/acs.analchem.8b00885
  • 发表时间：
    2018-05-15
  • 期刊：
    ANALYTICAL CHEMISTRY
  • 影响因子：
    7.4
  • 作者：
    Hu, Lianzhe;Liao, Hong;Fu, Wensheng
  • 通讯作者：
    Fu, Wensheng

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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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