《髮夾結構DNA(Hairpin DNA)電化學感測器的設計與研究》是依託北京師範大學，由李曉宏擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：髮夾結構DNA(Hairpin DNA)電化學感測器的設計與研究
- 依託單位：北京師範大學
- 項目負責人：李曉宏
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對單鏈和雙鏈DNA分子組裝的問題以及髮夾結構DNA穩定性的問題，本項目擬設計和研究一類不用電活性基團標記的髮夾結構DNA電化學感測器，具體包括：（1） 髮夾結構DNA在電極上組裝並與肽核酸PNA雜化形成DNA-PNA單分子膜，考察與Ni2+作用前後膜電阻的變化，檢測8種單鹼基錯配和錯配的位置，分析檢測限並探索在實體中套用的可能性；（2） 設計髮夾結構DNA探針鏈、組裝並與目標鏈雜化形成開放結構的DNA-DNA單分子膜，用於高靈敏地識別Pb2+、Hg2+、Ag+以及兩種或三種金屬離子共存的情況；（3） 髮夾結構DNA組裝、細胞色素P450酶覆蓋、置於H2O2和多環芳烴存在的體系中，P450酶與H2O2將多環芳烴在髮夾結構DNA表面 在位代謝並與DNA在位作用，用於檢測多環芳烴。這些研究工作的展開，將研發出一類新型的電化學DNA感測器，有望用於實體基因分析和實際污染環境檢測。
結題摘要
針對單鏈和雙鏈DNA分子組裝的問題以及髮夾結構DNA（Hairpin DNA）穩定性的問題，本項目設計和研究了一類不用電活性基團標記的髮夾結構DNA電化學感測器，具體包括：（1）DNA與肽核酸PNA雜化形成DNA-PNA，並在電極上組裝形成單分子膜，考察與Ni2+作用前後膜電阻的變化，檢測8種單鹼基錯配，檢測限達10 fM。最後以PNA為探針鏈，研究在老年痴呆症早期預測方面的套用，並探索在實際體系（如血清和細胞裂解液）中的套用；（2） 設計Hairpin DNA探針鏈，通過Pb2+誘導構型轉變（從Hairpin DNA 到G-Quadruplex），實現對Pb2+的實時檢測；設計Y-型DNA，實現對Ag+和半胱氨酸的可逆檢測；（3）設計Hairpin DNA、組裝並與目標鏈雜化形成“開放結構”的DNA-DNA單分子膜，通過構型轉變，實現了對Pb2+、Hg2+的單獨和分別檢測；通過設計特殊結構DNA，實現對Pb2+、Hg2+、Ag+的分別和同時檢測；基於Hg2+誘導DNA的構型轉變，實現了對I-離子的檢測；（4）在研究金屬離子誘導DNA構型轉變的過程中發現，在高鈉離子存在的條件下，K+可以從Pb2+穩定的G-quadruplex中奪取Pb2+進而生成K+穩定的G-quadruplex，從而實現了對K+的高靈敏高選擇性檢測。關於構型轉變的規律，後續的工作仍在進行中。（5）Hairpin DNA在電極上組裝，通過Loop段鹼基與羥基（氫鍵作用）或氨基多環芳烴（π-π共軛或與酶催化）選擇性鍵合，實現了對羥基多環芳烴（9-羥基芴和奈酚）和氨基（氨基萘）的高靈敏高選擇性檢測。這些研究工作為進一步研發 新型的電化學DNA感測器奠定了基礎，有望用於實體基因分析和實際污染環境檢測。
