羟甲基化DNA和胸腺嘧啶DNA糖苷酶电化学发光传感研究

摘要

在哺乳动物基因组DNA中，最新发现的5-羟甲基胞嘧啶(5-hydroxymethylcytosine，5-hmC)被称为继5-甲基胞嘧啶(5-methylcytosine，5-mC)之后的“第六种碱基”，是一种新的表观遗传修饰物。5-hmC存在于人和小鼠脑组织以及小鼠的胚胎干细胞中，通过TET(ten-eleven translocation)酶氧化5-mC产生。研究表明，5-hmC不仅参与了DNA主动去甲基化、体细胞重新编程和胚胎发育等重要的生物过程，也与多种疾病有关，如癌症，它在多种癌细胞中含量的降低使其有可能成为癌症早期诊断的标志物。胸腺嘧啶DNA糖苷酶(TDG)是一种碱基切除修复酶，它可特异性识别并移除5-mC、5-hmC去氨基后的产物以及5-hmC连续氧化的产物，引发碱基切除修复通路(BER)完成碱基的正常配对，在DNA去甲基化过程中也扮演了重要的表观遗传角色。因此，建立高灵敏检测羟甲基化DNA(5-hmC-DNA)和TDG活性的方法对于DNA去甲基化机理的研究和癌症早期的诊断具有重要的意义。相比已报道的检测羟甲基化DNA和TDG活性方法，电化学发光法因具有电化学方法和化学发光法的双重优势，如灵敏度高、反应可控性好、响应速度快、易于微型化等优点而备受关注。基于此，本文建立了两种高灵敏检测羟甲基化DNA和TDG活性的电化学发光生物传感新方法。全文共分为三章，主要内容如下:
　　第一章，绪论。首先，概述了电化学发光的定义和特点;其次，综述了核酸信号放大和纳米材料信号放大策略与应用;最后，提出了本论文的研究内容和意义。
　　第二章，基于T4噬菌体β-葡萄糖转移酶(T4β-glyco syltransferase，β-GT)在葡萄糖供体尿核苷二磷酸葡萄糖(UridineDiphosphoglucose，UDP-Glu)存在的情况下，特异性的糖基化5-hmC形成β-葡萄糖基-5-羟甲基胞嘧啶(β-glucosyl-5-hydroxyme-thylcytosine，5-ghmC)，利用氧化石墨烯(GO)负载多个信号分子进行信号放大，构建了一种高选择性、高灵敏的新型电化学发光生物传感器，用于羟甲基化DNA的检测。结果表明，在优化条件下，该传感器检测羟甲基化DNA的线性范围为0.01pM～1.00nM，检出限为3.84fM。
　　第三章，基于生物条形码(bio-barcode)引发杂交链式反应(HCR)进行无酶双重信号放大，结合电化学发光信号物质邻菲哕啉钌(Ru(phen)32+)能高效、稳定地嵌入DNA双螺旋结构的特点，构建了一种高灵敏的新型电化学发光生物传感器，用于TDG活性的分析。结果表明，在优化条件下，该传感器检测TDG的线性范围为5×10-5U/μL～1×10-2U/μL，检出限为1.1×10-5U/μL(0.0028ng/mL)。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 电化学发光概述

1．2 信号放大策略及应用

1．3 DNA羟甲基化及其研究进展

1．4 本论文的研究内容及意义

第二章 基于糖基化结合纳米材料信号放大构建电化学发光生物传感器检测羟甲基化DNA

2．1 实验部分

2．2 结果与讨论

2．3 结论

第三章 基于bio-barcode和HCR的无酶双重信号放大策略构建电化学发光生物传感器检测TDG

3．1 实验部分

3．2 结果与讨论

3．3 结论

总结

参考文献

作者简介及攻读硕士学位期间取得的学术成果

致谢