基于双阻碍复制和核酸功能化MOF检测DNA中N6-甲基腺嘌呤位点的电化学传感策略研究

作     者：郑清源 

作者单位：重庆医科大学 

学位级别：硕士

导师姓名：颜玉蓉

授予年度：2022年

学科分类：100208[医学-临床检验诊断学] 1002[医学-临床医学] 10[医学] 

主      题：N6-甲基腺苷DNA 双阻碍复制 金属有机框架 电化学生物传感器 

摘      要：N-methyladenine(mA)DNA,是指含有N位甲基化腺嘌呤的DNA,mA是细菌和高级真核细胞中最重要和最普遍的表观遗传修饰方式之一。最近的研究表明,mA与DNA错配修复、染色体复制和细胞周期调控密切相关。除此之外,在卵巢癌、肝癌和胶质母细胞瘤等癌症的起始和进展中,mA DNA的表达水平也有着成为敏感监测指标的巨大潜能。因此,对mA DNA进行高选择性和高灵敏度的定量分析对进一步了解其生物学功能和早期诊断癌症具有重要意义。但由于mA位点不改变DNA序列且不受化学修饰影响,目前对mA DNA的检测仍然存在许多挑战。目前市面常见的下一代测序、现代质谱分析等方法因其严格的条件和昂贵的费用均难以实现临床上的推广。为了克服这些挑战,本课题基于mA位点的双重阻碍效应结合核酸功能化MOF的信号放大效应,开发了一种高灵敏度、高特异性的电化学传感策略,用于快速、位点特异性地检测mA DNA。本工作首先利用mA对DNA延伸以及A-Ag-C碱基错配的双重阻碍作用,终止KF酶介导的错配延伸过程,从而有效地区分DNA中的mA位点与天然的A位点。此外,我们还选用了具有高孔隙率和大量表面负电位的Zr-MOF来负载亚甲蓝(MB),得到了稳定、高效的MB@Zr-MOF电化学标记物。由于MB@Zr-MOF强大的电化学信号放大能力,电化学信号响应明显增强。结果表明,所研制的生物传感器可用于免标记、超灵敏检测靶标mA DNA,线性范围为1 f M～1 n M,最低检出限为0.89 f M。此方法还具有高特异性,已成功实现在复杂生物基质中对mA DNA的有效传感。此外,该方法还具备推广应用于mA RNA检测的潜能。综上所述,本研究所建立的电化学生物传感策略有望为mA位点的检测和生物医学研究提供一个便利的传感平台,并为肿瘤的早期诊断提供潜在的应用工具。