基于适配体分子识别的智能型DNA逻辑平台的设计与应用

发布时间：2021-07-01 15:26

　　DNA分子作为一种新型的功能材料,已经被广泛用于生物传感、分子自组装以及DNA计算中。从分子层面上看,DNA能够起到桥梁作用,将分子识别、分子自组装和分子计算这三个前沿研究领域联系起来,例如,DNA适配体能够对目标物进行特异性识别,在生物传感器、核酸纳米机器及分子逻辑器件的设计构建方面具有普遍应用。这些DNA器件在细胞环境识别,体内原位分析与特异检测,生理过程及病理机制研究等方面具有诱人前景。然而,如何确保探针进入细胞并稳定存在而不被细胞内的核酸酶降解;如何确保进入细胞内的探针能够对靶标进行高灵敏、高选择性地分析;如何确保传感器只对指定的细胞内的靶标响应,尤其是靶标也存在于细胞外或其他非指定细胞的时候,是相关研究需要解决的关键问题。针对这些问题,我们研制开发具备环境识别判断能力的智能性传感器,从核酸纳米结构、生物传感和逻辑计算三个层面分别解决探针的细胞摄入、靶标分析和环境识别问题,并将其有效整合。本论文在智能性核酸传感器的设计中,将核酸传感元件有效负载在框架核酸纳米结构中,赋予其优良的细胞内吞能力和生物稳定性,引入细胞环境因素（ATP、H+、K+等）通过合理地设计逻辑电路,并利用DNA... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：147 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．１?ＤＮＡ单链结构??ＤＮＡ单链是由脱氧核糖核苷酸组成的以单链状态存在的阴离子聚合物（图??

?第１章绪论???腺嘌呤脱氧核糖核苷酸、鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸、胞嘧啶脱氧核糖核苷酸和胸腺??嘧啶脱氧核糖核苷酸。不同的脱氧核糖核苷酸之间以３’，５’磷酸二酯键连接形??成单链ＤＮＡ，四种脱氧核糖核苷酸的不同排列组合，能够携带、表达、传递出??生物体中各种细胞所拥有的大量遗传信息。??１．２．２?ＤＮＡ双链结构??经典的ＤＮＡ双链结构是通过两条单链ＤＮＡ上的碱基互补作用反向平行，??绕同一轴相互缠绕形成右手螺旋结构，因此一条链的核苷酸系列决定了与其互补??的另一条核苷酸的序列［３９＃］。其中它的螺旋直径约为２?ｎｍ，一个螺旋的长度约??为３．４?ｎｍ?（约１０．４?ｂｐ长度）。这种反平行双链通过横向的互补碱基对间具有高度??特性性和程序性的Ｗａｔｓｏｎ－Ｃｒｉｃｋ氢键（Ａ和Ｔ配对，Ｃ和Ｇ配对），纵向的碱基??堆积力和周围的阳离子（Ｍｇ２＋等）而稳定存在（图１．２）。此外，ＤＮＡ双链也可??以通过Ａ－Ｔ，?Ｇ－Ｇ，Ａ＿Ａ等碱基对保持稳定形成平行双链结构，但这种结构的稳??定性相对经典的反平行ＤＮＡ双链结构更差一些，应用也相对较少。??３＊??／?＾?”??Ｓｕｇａｒ－ｐｈｏｓｐｈａｔｅ?－—ｆ?＾４??ｂａｃｋｂｏｎｅ?／Ｕ，?＼??［＾?／?Ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ??一??／?ｓｕｇａｒ－ｐｈｏｓｐｈａｔｅ??＿卜蠃一??■霉：??Ｖ?Ｖ?．??２?ｎｍ??图１．２经典的ＤＭＡ双螺腚结构??３??

图１．３?ＤＮＡ三链结构


本文编号：3259389