发夹结构DNA(Hairpin DNA)电化学传感器的设计与研究

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
21073019
项目类别：
面上项目
资助金额：
38.0万
负责人：
李晓宏
依托单位：
北京师范大学
学科分类：
B0205.电化学
结题年份：
2013
批准年份：
2010
项目状态：
已结题
起止时间：
2011-01-01 至2013-12-31

项目参与者：
李从娟；高兰；林珍珍；宫贺；石柳；郭凯娟；
关键词：
多环芳烃单碱基错配发夹结构DNA 电化学传感器重金属离子

项目摘要

针对单链和双链DNA分子组装的问题以及发夹结构DNA稳定性的问题，本项目拟设计和研究一类不用电活性基团标记的发夹结构DNA电化学传感器，具体包括：1）发夹结构DNA在电极上组装并与肽核酸PNA杂化形成DNA-PNA单分子膜，考察与Ni2+作用前后膜电阻的变化，检测8种单碱基错配和错配的位置，分析检测限并探索在实体中应用的可能性；2）设计发夹结构DNA探针链、组装并与目标链杂化形成"开放结构"的DNA-DNA单分子膜，用于高灵敏地识别Pb2+、Hg2+、Ag+以及两种或三种金属离子共存的情况；3）发夹结构DNA组装、细胞色素P450酶覆盖、置于H2O2和多环芳烃存在的体系中，P450酶与H2O2将多环芳烃在发夹结构DNA表面 "在位代谢"并与DNA"在位作用"，用于检测多环芳烃。这些研究工作的展开，将研发出一类新型的电化学DNA传感器，有望用于实体基因分析和实际污染环境检测。

结项摘要

针对单链和双链DNA分子组装的问题以及发夹结构DNA（Hairpin DNA）稳定性的问题，本项目设计和研究了一类不用电活性基团标记的发夹结构DNA电化学传感器，具体包括：1）DNA与肽核酸PNA杂化形成DNA-PNA，并在电极上组装形成单分子膜，考察与Ni2+作用前后膜电阻的变化，检测8种单碱基错配，检测限达10 fM。最后以PNA为探针链，研究在老年痴呆症早期预测方面的应用，并探索在实际体系（如血清和细胞裂解液)中的应用；2）设计Hairpin DNA探针链，通过Pb2+诱导构型转变（从Hairpin DNA 到G-Quadruplex），实现对Pb2+的实时检测；设计Y-型DNA，实现对Ag+和半胱氨酸的可逆检测；3) 设计Hairpin DNA、组装并与目标链杂化形成“开放结构”的DNA-DNA单分子膜，通过构型转变，实现了对Pb2+、Hg2+的单独和分别检测；通过设计特殊结构DNA，实现对Pb2+、Hg2+、Ag+的分别和同时检测；基于Hg2+诱导DNA的构型转变，实现了对I-离子的检测；4）在研究金属离子诱导DNA构型转变的过程中发现，在高钠离子存在的条件下，K+可以从Pb2+稳定的G-quadruplex中夺取Pb2+进而生成K+稳定的G-quadruplex，从而实现了对K+的高灵敏高选择性检测。关于构型转变的规律，后续的工作仍在进行中。5）Hairpin DNA在电极上组装，通过Loop段碱基与羟基（氢键作用）或氨基多环芳烃（π-π共轭或与酶催化）选择性键合，实现了对羟基多环芳烃（9-羟基芴和奈酚）和氨基（氨基萘）的高灵敏高选择性检测。这些研究工作为进一步研发新型的电化学DNA传感器奠定了基础，有望用于实体基因分析和实际污染环境检测。