[發明專利]一種用于膨脹超分辨成像的DNA納米結構染料及其應用

在審

• 申請號: 202110248757.2
• 申請日: 2021-03-08
• 公開（公告）號: CN113004885A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 馬炯;姚龍芳;糜嵐;張麗;陳麗雯
• 申請（專利權）人: 光華臨港工程應用技術研發（上海）有限公司
• 主分類號: C09K11/02
• 分類號: C09K11/02;G01N21/64
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 王潔平

本發明屬于超分辨顯微成像技術領域，具體為一種用于膨脹超分辨成像的DNA納米結構染料及其應用。本發明的染料在DNA分子的端點修飾有三種關鍵分子：用于特異性識別的基團如芐基鳥嘌呤（benzylguanine，BG）等，使整個探針錨定在水凝膠上的丙烯酰胺基團，熒光染料分子。相較于其他用于膨脹的DNA分子，我們的DNA探針用于特異性識別的基團如BG分子尺寸非常的小，且能用基因表達的方式標記目的蛋白，這樣極大地減少了熒光基團與實際目的蛋白位置的誤差，相比較抗體標記目的蛋白也極大地擴展了能標記的蛋白種類。

技術領域

本發明屬于光學顯微技術領域，具體涉及一種用于膨脹超分辨成像的DNA納米結構染料及其應用。

背景技術

膨脹超分辨技術是近幾年發展的新技術，該技術并沒有在顯微鏡硬件上作出改動，而是將用熒光標記的生物樣品放在可膨脹的水凝膠中凝固，然后樣品隨著聚丙烯酰胺水凝膠膨脹而整體均勻放大，這樣能夠用普通的顯微成像設備獲取超分辨的圖像。

目前應用于膨脹超分辨的熒光標記方法主要有兩種，一種是用一抗接熒光偶聯的二抗，還有一種是熒光蛋白融合目的蛋白。但是通過一抗二抗標記目的蛋白，使得膨脹之后熒光基團位置與實際目的蛋白位置的誤差大大增加。雖然熒光蛋白也能用于膨脹超分辨，但是在細胞還沒被蛋白酶消化完全之前，熒光蛋白的熒光基團就被破壞殆盡。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于膨脹超分辨成像的DNA納米結構染料及其應用。本發

明提供的DNA納米結構染料和標簽蛋白結合進行熒光標記膨脹超分辨成像時，能夠減小膨脹顯微技術中樣品目的蛋白的實際位置與熒光基團位置的誤差；其通過基因表達標簽蛋白融合目的蛋白，能提高膨脹樣品的熒光信號，使顯微圖片信噪比更高，圖片質量更好。

為達到上述目的，本發明采取下述技術方案。

一種用于膨脹超分辨成像的DNA納米結構染料，用DNA納米結構作為染料的承載體，其以DNA納米結構為主干，DNA納米結構的游離基團上修飾熒光基團、用于特異性定位識別標簽蛋白的基團和能夠錨定在水凝膠上的基團；其中：所述DNA納米結構中的堿基對不超過40對；標簽蛋白能基因編輯，在細胞內標簽蛋白能與目的蛋白形成融合蛋白。

上述DNA納米結構為DNA雙鏈結構、DNA四面體結構或其他更復雜的空間結構；DNA納米結構中的堿基對在10~30對之間。

上述熒光基團有且不限于Alexa Fluor 488、Cy3、Cy5、ATTO 647N、QD655等。上述熒光基團為一個以上，多個熒光基團可以是同一種，也可以是熒光共振能量轉移染料對。熒光基團能使要研究的目的蛋白及其所代表的細胞結構在熒光顯微鏡下可見。

上述用于特異性定位識別標簽蛋白的基團，有且不限于針對SNAP標簽蛋白芐基鳥嘌呤BG基團、針對CLIP標簽蛋白的芐基胞嘧啶（BC）基團、針對Halo標簽蛋白的氯代烷烴基等。BG基團是標簽蛋白SNAP的底物，將目的蛋白的基因序列與SNAP的基因序列連接，轉染到細胞中就能表達目的蛋白與SNAP的融合蛋白。

上述能夠錨定在水凝膠上的基團有且不限于丙烯酰胺基團等，使標記好的樣品可以進行膨脹處理。

上述能夠錨定在水凝膠上的基團為丙烯酰胺基團，使標記好的樣品可以進行膨脹處理。

本發明進一步提供上述用于膨脹超分辨成像的DNA納米結構染料的應用，其與標簽蛋白特異性結合進行熒光染色。應用過程中，還涉及到質粒構建過程，將目的蛋白的翻譯序列克隆出來，在其編碼框內加上SNAP或其他標簽蛋白基因序列；還涉及到細胞表達系統，將構建有目的蛋白和標簽蛋白的質粒轉染進細胞中表達。優選的，染色過程用去污劑在細胞膜上打少量的孔，用上述的用于膨脹超分辨成像的DNA納米結構染料進行染色之后再固定細胞。

本發明與傳統膨脹顯微鏡技術相比，具有如下優點和有益效果：