基于核酸适配体和自组装DNA纳米结构的双分子荧光互补技术及其生物传感应用研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21705038
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0404.化学与生物传感
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Realizing the real-time monitoring of intracellular biological molecules with good biocompatibility, high sensitivity, excellent selectivity is of great significance in biology science research and clinical disease diagnosis. Due to its high signal-to-noise ratio and excellent sensitivity, fluorescent proteins based bimolecular fluorescence complementation (BiFC) probes are widely applied for the study of biological macromolecules interaction, however, realize little application in real-time sensing of the concentration change of biological molecules, especially non-protein targets. To broaden the application of BiFC in biosensors development, this project intends to combine BiFC with nucleic acid aptamer, one kind of ssDNA or ssRNA specificly recognizing a series of targets including small molecules, proteins, cells and even tissues, with high affinity and high specificity. Moreover, self-assembled DNA nanostructures, with the features of good addressable ability, nanoscale spatial resolution and excellent dynamic structure control performance, are utilized for the precise assembly of aptamer and fluorescent protein fragments, as well as the accurate control of key parameters such as the distance and stoichiometric ratio of fluorescent protein fragments. Combining the advantages of aptamer and self-assembled DNA nanostructures, BiFC fluorescent probes would be able to realize their application in the biosensing of intracellular biological molecules with good biocompatibility, high sensitivity and excellent selectivity, to provide a new tool for scientific research and clinical diagnosis.
实现细胞内生物分子的高安全性、高灵敏度、高特异性的实时检测对于生命科学研究和临床疾病诊断具有重要的意义。基于安全无毒的荧光蛋白发展而成的双分子荧光互补技术能够实现荧光信号从无到有的变化,因而具有噪音低、灵敏度高等优点,目前主要用于生物大分子相互作用的研究,但较少应用于生物分子的浓度变化等信息的传感。本项目拟利用靶标范围广、具有高亲和力和高特异性识别能力的核酸适配体作为识别元件来拓宽双分子荧光互补技术在生物传感领域的应用。同时结合自组装DNA纳米结构良好的可寻址性、纳米级的空间分辨率和优异的动态调控性能,实现荧光蛋白和核酸适配体的精确组装,并精准控制荧光蛋白片段的距离、计量比等关键参数,以发展一系列适用于小分子、蛋白等不同类型生物靶标的荧光蛋白探针,从而实现生物分子的高安全性、高灵敏度、高特异性的实时传感,获得生物靶标的浓度、分布等信息,为科学研究和临床诊断提供新的方法。

结项摘要

本项目利用自组装DNA纳米结构良好的可寻址性、纳米级的空间分辨率和优异的动态调控性能,实现荧光分子和功能核酸的精确组装,并精准控制距离、计量比等关键参数,发展一系列不同类型生物靶标的荧光探针,为生物分子的浓度、分布等信息的实时定量研究提供新的工具。在本项目支持下课题组取得了一系列研究成果,发表了第一或通讯作者SCI论文(均标注基金号)11篇(其中影响因子大于10的论文3篇),包括Nature Communications 1篇,Journal of the American Chemical Society 1篇,Chemical Society Reviews 1篇,Analytical Chemistry 2篇。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Aptamer-Functionalized DNA Nanostructures for Biological Applications
用于生物应用的适体功能化 DNA 纳米结构
  • DOI:
    10.1007/s41061-020-0283-y
  • 发表时间:
    2020-02-07
  • 期刊:
    TOPICS IN CURRENT CHEMISTRY
  • 影响因子:
    8.6
  • 作者:
    Fu, Xiaoyi;Peng, Fangqi;Zhang, Xiao-Bing
  • 通讯作者:
    Zhang, Xiao-Bing
Efficient and Reliable MicroRNA Imaging in Living Cells via a FRET-Based Localized Hairpin-DNA Cascade Amplifier
通过基于 FRET 的局部发夹 DNA 级联放大器在活细胞中进行高效可靠的 microRNA 成像
  • DOI:
    10.1021/acs.analchem.8b05778
  • 发表时间:
    2019-03-05
  • 期刊:
    ANALYTICAL CHEMISTRY
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Liu, Lu;Rong, Qiming;Zhang, Xiao-Bing
  • 通讯作者:
    Zhang, Xiao-Bing
DNA origami-based protein networks: from basic construction to emerging applications
基于 DNA 折纸的蛋白质网络:从基础构建到新兴应用
  • DOI:
    10.1039/d0cs00255k
  • 发表时间:
    2021-02-07
  • 期刊:
    CHEMICAL SOCIETY REVIEWS
  • 影响因子:
    46.2
  • 作者:
    Kong, Gezhi;Xiong, Mengyi;Tan, Weihong
  • 通讯作者:
    Tan, Weihong
Apollo Program in Nanoscale: Landing and Exploring Cell-Surface with DNA Nanotechnology
纳米级阿波罗计划:利用 DNA 纳米技术登陆并探索细胞表面
  • DOI:
    10.1021/acsabm.9b01193
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    ACS Applied Bio Materials
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    Xiong Mengyi;Liu Qin;Tang Decui;Liu Lu;Kong Gezhi;Fu Xiaoyi;Yang Chan;Lyu Yifan;Meng Hong-Min;Ke Guoliang;Zhang Xiaobing
  • 通讯作者:
    Zhang Xiaobing
Size-selective molecular recognition based on a confined DNA molecular sieve using cavity-tunable framework nucleic acids
基于使用空腔可调框架核酸的受限 DNA 分子筛的尺寸选择性分子识别
  • DOI:
    10.1038/s41467-020-15297-7
  • 发表时间:
    2020-03-23
  • 期刊:
    NATURE COMMUNICATIONS
  • 影响因子:
    16.6
  • 作者:
    Fu, Xiaoyi;Ke, Guoliang;Tan, Weihong
  • 通讯作者:
    Tan, Weihong

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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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