基于氧化石墨烯和阳离子共轭聚合物的端粒酶活性分析

摘要

端粒酶是由RNA和蛋白质组成的核糖核蛋白酶，具有反转录活性。端粒酶与端粒DNA结合后，会以自身RNA序列为模板，进行不断的复制，阻止端粒DNA在细胞分裂过程中造成的末端缩短。端粒酶在人的正常细胞中很难被检测到活性，它一般在肿瘤或癌细胞中被激活。肿瘤或癌细胞的强大活性与端粒酶被激活密切相关。通过检测端粒酶活性可以实现肿瘤或癌症的早期诊断，同时对开发以端粒酶为靶标分子的抗癌药物具有重要意义。本文分别利用氧化石墨烯和阳离子共轭聚合物，结合恒温指数扩增和杂交链式反应两种信号放大技术，建立了系列端粒酶活性检测的方法。主
　　本研究主要内容包括：⑴端粒酶延伸产物是具有-(ggttag)n重复序列的DNA。设计一条与两个重复序列相匹配的特异性的DNA探针-(ctaacc)2使其与端粒酶延伸产物杂交，形成双链DNA。过量的DNA探针被磁性石墨烯吸附，通过磁分离去除。利用恒温指数扩增反应（IEXPAR）对端粒酶延伸产物捕捉的DNA探针进行快速的扩增。用与双链DNA特异性结合的SYBR Green I染料对扩增产物进行实时荧光检测。在最优条件下，可以检测到低至50个癌细胞中的端粒酶活性。实现了恒温扩增条件下端粒酶活性的高灵敏度检测。⑵基于阳离子共轭聚合物（PFP）与荧光染料SYBR Green I（SG）之间的荧光共振能量转移，建立了一种简单快速的端粒酶活性检测方法。当端粒酶存在时，引物探针被延伸，生成具有-(ggttag)n重复序列的DNA。然后通过链霉亲合素与生物素的特异性作用将端粒酶延伸产物连接在磁性微球上。加入与端粒酶延伸产物匹配的探针-(ctaacc)2。端粒酶延伸产物形成双链结构之后加入SG。SG能够特异性的嵌入到DNA双链结构中。最后，加入PFP。PFP通过静电作用与双链DNA结合，与嵌入在双链结构中的SG发生荧光共振能量转移（FRET）。因此，根据FRET的效率可以实现对端粒酶活性的定量检测。该方法可以检测到30万个Hela细胞中提取的端粒酶活性。为了进一步提高方法的灵敏度，我们将该方法与杂交链式反应（HCR）结合，实现了检测信号的放大，灵敏度提高了一个数量级，可以检测到6万个Hela细胞中的端粒酶活性。此方法操作简单，检测成本低，但检测灵敏度还有待于进一步提高。

目录

第1章 引 言

1.1 端粒酶（Telomerase）简介

1.2 端粒酶活性的检测方法

1.2.1 基于聚合酶链式反应的端粒酶重复序列扩增法检测端粒酶活性

1.2.2 基于恒温扩增法检测端粒酶活性

1.3 石墨烯的性质及应用

1.4 共轭聚合物的性质及应用

1.5 本论文的研究内容

第2章 基于磁性氧化石墨烯和恒温指数扩增反应（IEXPAR）高灵敏度检测端粒酶活性

2.1 前言

2.2 实验部分

2.2.1 仪器与试剂

2.2.2 实验过程

2.3.1 利用IEXPAR检测端粒酶活性的原理

2.3.2 实验条件优化

2.3.3 合成端粒酶延伸产物的荧光分析

2.3.4 实际样品的荧光分析

2.4 结论

第3章 基于阳离子共轭聚合物荧光共振能量转移（FRET）检测端粒酶活性

3.1 前言

3.2 实验部分

3.2.1 仪器与试剂

3.2.2 实验过程

3.3 结果与讨论

3.3.1 基于阳离子共轭聚合物FRET检测端粒酶活性

3.3.2 阳离子共轭聚合物的FRET与杂交链式反应（HCR）相结合检测端粒酶活性

3.4 结论

参考文献

致谢

攻读学位期间取得的科研成果