[發明專利]一種內源性酶觸發的DNA步行器及其檢測UDG的應用

有效

• 申請號: 201910394437.0
• 申請日: 2019-05-13
• 公開（公告）號: CN110093344B
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 姜瑋;徐曉文;張蘋蘋;張芮源
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: C12N15/10
• 分類號: C12N15/10;C12Q1/34;G01N21/64
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 王磊

本公開提供了一種內源性酶觸發的DNA步行器及其檢測UDG的應用，DNA步行器包括金納米顆粒、至少一條行走鏈和若干軌道鏈，所述行走鏈和軌道鏈均為單鏈DNA，行走鏈的一端與金納米顆粒連接，每條軌道鏈的一端均與金納米顆粒連接，每條軌道鏈的另一端均連接熒光團，行走鏈含有第一序列，軌道鏈的含有第二序列，第一序列與第二序列互補，第二序列中的一個堿基為尿嘧啶堿基。本公開構建的DNA步行器能對細胞內的UDG活性進行靈敏成像。

技術領域

本公開涉及一種內源性酶觸發的DNA步行器及其檢測UDG的應用。

背景技術

這里的陳述僅提供與本公開有關的背景信息，而不必然構成現有技術。

尿嘧啶-DNA糖基化酶(UDG)是一種DNA損傷修復蛋白，其主要功能是通過催化尿嘧啶和脫氧核糖之間的N-糖苷鍵水解來去除尿嘧啶。UDG的功能是尿嘧啶堿基切除修復(UBER)的第一步，然后是脫嘌呤/脫嘧啶(AP)內切核酸酶，連接酶和聚合酶作用以完成UBER途徑，維持基因組的完整性。然而，細胞內UDG活性異常會導致DNA復制過程中錯誤引入尿嘧啶，導致不正確的堿基配對和基因突變，最終增加疾病的發生率，例如免疫缺陷癥、布魯姆綜合征和淋巴瘤。細胞內UDG活性檢測對于深入理解DNA修復系統和進一步研究突變相關的疾病至關重要。DNA探針被細胞內核酸酶降解導致高背景并干擾檢測靈敏度，從而使得UDG的檢測較為困難。

DNA分子機器是由合成寡核苷酸組成的特殊設計的組件，它們改變狀態并進行機器式運動以響應外部刺激。它類似于天然生物分子機器，例如通過一系列能量轉換步驟和合作行為參與生命系統中重要過程的運動蛋白。與蛋白質相比，DNA的獨特性質，包括堿基配對的高保真性，結構和相互作用的簡單性，使其成為構建可控分子機器的有前途的材料。已經報道了各種DNA分子機器，包括步行器、鑷子、齒輪、旋轉器、節拍器和轉運器，它們開始在傳感，程序合成和器件制造中顯示出有吸引力的應用。DNA步行器是一類獨特的DNA分子機器，可使特殊組分寡核苷酸沿著預先設計的軌道逐步移動。DNA步行器的特點是它可以在特殊刺激的驅動下自主且連續地行走多步。它可以是固有信號放大器，因為重復步驟可以引起反應循環以產生累積信號。大多數DNA步行器通過體外刺激在胞外運行。據本公開發明人所知，最近，研究人員開始探索在活細胞中運行的DNA步行器，其行為與天然生物分子機器類似。然而，經本公開發明人研究發現，為了維持胞內DNA步行器的運行，須引入外源金屬離子(Mn²⁺，Zn²⁺)或燃料寡核苷酸，這會導致細胞狀態的改變或完整燃料DNA的降解，最終限制細胞中DNA步行器的運行，由于DNA鏈對非特異性核酸酶降解的抵抗和步行器獨特的擴增能力和納米顆粒3-D表面上強大的DNA富集能力，DNA步行器在活細胞中運行成像UDG活性，而UDG活性的成像之前存在未受保護的DNA探針以及細胞內擴增的困難引起的靈敏度有限的問題。

發明內容

為了解決現有技術的不足，本公開的目的是提供一種內源性酶觸發的DNA步行器及其檢測UDG的應用，該DNA步行器對UDG的檢測有良好的特異性及靈敏度。

為了實現上述目的，本公開的技術方案為：

一方面，一種內源性酶觸發的DNA步行器，包括金納米顆粒、至少一條行走鏈和若干軌道鏈，所述行走鏈和軌道鏈均為單鏈DNA，行走鏈的一端與金納米顆粒連接，每條軌道鏈的一端均與金納米顆粒連接，每條軌道鏈的另一端均連接熒光團，行走鏈含有第一序列，軌道鏈的含有第二序列，第一序列與第二序列互補，第二序列中的一個堿基為尿嘧啶堿基。