本文關鍵詞：新型DNA分子邏輯門的構建及其初步應用，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：核酸(DNA/RNA)具有精確的分子識別能力以及強大的信號存儲能力。利用核酸(DNA/RNA)分子的生物學特性來構建分子級別的邏輯門并實現(xiàn)邏輯運算是近年來計算機科學和分子生物學交叉產(chǎn)生的新興領域,尤其是新型DNA分子邏輯門的構建及其應用,引起了國內外科研人員的廣泛關注。DNA分子邏輯門的輸入信號與輸出信號是在分子水平上實現(xiàn)兩個或多個復雜運算系統(tǒng),輸出對象的信號運算所得到相應的邏輯門信號,使信號適用于“1”和“0”的二進制邏輯運算,從而實現(xiàn)數(shù)字運算。凝血酶是一種在人體抗凝、促凝的凝血級聯(lián)反應中有著重要作用的生物活性蛋白。近年來在臨床、實驗室、組織病理學和藥理學研究都有所表明。凝血酶促進腫瘤細胞的生長、侵襲和自發(fā)性轉移,同時也刺激腫瘤血管新生。凝血酶檢測具有重要現(xiàn)實意義。MicroRNAs (miRNAs)是一類內源性的具有調控功能的非編碼RNA,參與生命活動的多條調節(jié)途徑,包括發(fā)育、病毒防御、造血過程、器官形成、細胞增殖凋亡和脂肪代謝等。簡單、靈敏、安全的miRNAs的檢測方法在生命活動研究,尤其是疾病機理探討方面具有重要作用。基于此,本論文基于分子工程和納米技術,構建新型DNA分子邏輯門實現(xiàn)對凝血酶和miRNA的檢測,主要開展了以下三個方面的工作：1、發(fā)展了一種基于核酸適體-膠體金技術構建蛋白質的DNA分子邏輯門體系。我們以凝血酶為檢測目標來構建新型的DNA分子邏輯門。在此體系中,通過利用功能化的金納米顆粒,同時巧妙設計膠體金與凝血酶適體相結合,選用凝血酶作為邏輯門的輸入,利用凝血酶與其核酸適體特異結合,釋放出監(jiān)測探針上的膠體金結合位點,引起膠體金團聚,實現(xiàn)邏輯門信號輸出。2、發(fā)展了基于鏈置換反應-熒光共振能量轉移構建miRNA的DNA分子邏輯門體系。我們以microRNA-195和microRNA-21為檢測目標來構建新型的DNA分子邏輯門。microRNA-195是miRNA-15a、15b、16、195、497家族中的重要-員,其在腫瘤的發(fā)生發(fā)展以及惡性生物學行為調控中發(fā)揮著重要的作用。microRNA-21的編碼基因定位于17q23.2,研究發(fā)現(xiàn)miRNA-21在腫瘤的發(fā)生發(fā)展過程中扮演著非常重要的角色,在不同類型腫瘤中的表達均出現(xiàn)明顯上升,與腫瘤細胞的增殖、侵襲、血管的生成和抗藥性等生物學行為相關。構建基于FRET和TOEHOLD介導鏈置換的邏輯門系統(tǒng)對miRNA診斷檢測。3、發(fā)展了一種基于核酸外切酶-聚合酶的miRNA的DNA分子邏輯門。我們以let-7d為檢測目標來構建DNA分子邏輯門。let-7d是let-7家族中的一種,let-7家族的表達水平在肺癌、卵巢癌、乳腺癌等細胞中顯著下調。針對let-7d,我們引入核酸外切酶I-聚合酶構建檢測體系。核酸外切酶I,在沒有靶物質存在時檢測體系中的核酸探針和引物被降解,幾乎沒有輸出,大大地降低背景信號,提高了檢測的靈敏度。第二,核酸探針的設計、靶結合域的調整都有利于延伸聚合反應產(chǎn)物長度和放大嵌入SG染料的熒光響應信號,在靶物質輸入時,熒光染料的輸出信號明顯增加.該方法檢測下限達到50zM。
【關鍵詞】：DNA分子邏輯門 膠體金 核酸適體 凝血酶 miRNA
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：R446.1
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-10
• 本文所用英文縮寫詞表10-13
• 第1章 緒論13-24
• 1.1 分子邏輯門的概述13
• 1.2 分子邏輯門的分類13-16
• 1.2.1 與門(AND GATE)14
• 1.2.2 是門(YES GATE)14-15
• 1.2.3 非門(NOT GATE)15
• 1.2.4 或門(OR GATE)15
• 1.2.5 與非門(NAND GATE)15
• 1.2.6 或非門(NOR GATE)15-16
• 1.2.7 異或門(XOR GATE)16
• 1.2.8 禁止門(INHIBIT GATE)16
• 1.3 DNA分子邏輯門的應用16-22
• 1.3.1 DNA分子邏輯門在熒光檢測中的應用16-19
• 1.3.2 DNA分子邏輯門在電化學方法生物分析中的應用19-20
• 1.3.3 DNA分子邏輯門在比色法檢測中的應用20-22
• 1.4 本論文擬開展的工作22-24
• 第2章 基于核酸適體-膠體金技術構建凝血酶的DNA分子邏輯門24-33
• 2.1 引言24-25
• 2.2 實驗部分25-26
• 2.2.1 實驗儀器與試劑25-26
• 2.2.2 實驗方法26
• 2.3 實驗結果和討論26-31
• 2.3.1 實驗設計原理26-27
• 2.3.2 功能化金納米的制備及表征27-30
• 2.3.3 對凝血酶的檢測30
• 2.3.4 特異性的考察分析30-31
• 2.4 小結31-33
• 第3章 基于鏈置換反應-熒光共振能量轉移構建MIRNA的DNA分子邏輯門33-40
• 3.1 引言33-34
• 3.2 實驗部分34-35
• 3.2.1 儀器與試劑34-35
• 3.2.2 鏈置換反應35
• 3.2.3 熒光檢測35
• 3.3 實驗結果和討論35-38
• 3.3.1 實驗設計原理35-36
• 3.3.2 運用YES邏輯門對miRNA的檢測36-37
• 3.3.3 運用AND GATE(與門)對miRNA的檢測37-38
• 3.3.4 特異性的考察與分析38
• 3.4 小結38-40
• 第4章 基于核酸外切酶-聚合酶構建MIRNA的DNA分子邏輯門40-47
• 4.1 引言40
• 4.2 實驗部分40-42
• 4.2.1 儀器與試劑40-41
• 4.2.2 實驗方法41-42
• 4.3 實驗結果和討論42-46
• 4.3.1 實驗設計原理42-43
• 4.3.2 核酸探針莖部的設計43-44
• 4.3.3 核酸外切酶Ⅰ功能考察與分析44-46
• 4.4 小結46-47
• 結論47-48
• 參考文獻48-55
• 附錄A 攻讀學位期間所發(fā)表的學術論文目錄55-56
• 致謝56

  本文關鍵詞：新型DNA分子邏輯門的構建及其初步應用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：257854