基于阅读框内蛋白表达的分子诊断技术

DNA and DNA-interacting, chemically and biologically functional molecules play an important role in all activities of living organisms. Many binding and reaction events are derived from these structures. An in-frame protein expression method for DNA diagnostics has been developed in my laboratory. The method takes advantage of the precise transcription of target DNA sequence information into in-frame plasmid sequence information and subsequent translation of plasmid information into observable, protein-based phenotypic signal. In addition, other DNA-related events can be monitored with this method. I propose the extension of the method to the monitoring of DNA-protein binding, DNA enzyme reactivities, screening of DNA-related anti-cancer small molecules, and investigations of protein-protein interactions. These studies will pave the way for a further understanding of protein functions and DNA-related events. Taken together, I hope that the signal transduction method proposed herein can be generally used in the examination of interaction patterns between DNA and other biomacromolecules and small molecules. The eventual goal is to develop a generic method for the diagnostics of binding and reactivity events from varied biomacromolecules. The broad applicability of the method should ensure its critical role in the provision of more valuable information for functional genomics and proteomics and in the unraveling of molecular basis for related human diseases.

DNA以及与DNA相互作用的化学和生物功能性分子在生命活动中起到了非常重要的作用，也衍生出多种结合和反应事件。申请人实验室发展了一种DNA序列信息转换成蛋白阅读框内的序列信息、并且通过生物体内的精确翻译表达成可观察的表型信号的方法，并成功的将这种方法用于DNA检测领域，初步证明了诊断与DNA有关的事件的可行性。申请人希望利用这种方法进一步实现与DNA相互作用蛋白的结合性监测，与DNA相互作用的酶类的反应性监测，与DNA相关的小分子抗癌药物的筛选以及蛋白与蛋白相互作用的研究，从而为深入研究DNA相关事件及蛋白功能提供可靠的依据。总之，申请人希望利用这种DNA的信号转换模式研究DNA与其他生物大分子或者化学小分子的相互作用体系，并最终将其发展成为一种对各种生物大分子通用的结合性、反应性检测方法。为功能基因组学、蛋白质组学的深入研究提供更多有效的信息，为阐明人类相关疾病的分子机制服务。

DNA检测是生命科学及化学生物学领域的一个重要课题，我们发展了一系列新的DNA检测方法。将DNA序列信号转化为阅读框内表达蛋白可观察的信号，建立了一种通用的分子诊断工具；制备了具有极低金属含量的金属-有机杂化纳米粒子，并以此为基础发展了一种DNA检测方法；利用水蒸气冷凝的可视化信号，建立了一种DNA检测方法，该方法不需要复杂的仪器和复杂的标记技术，操作简便，对环境友好；通过DNA纳米技术设计并制备所需的DNA纳米结构，利用该纳米结构的亲水性，发展了一种基于盐增强的可视化DNA检测方法；利用自组装DNA纳米结构的位置编解码，建立了一种多重DNA检测方法，成功地实现了快速反应动力学和简单编解码的结合；利用DNA分级自组装策略，构筑了形状大小可调多边形空腔，解决了现有的DNA纳米技术尺度受限、编译繁琐等问题，同时，通过粘性末端固定单体臂组装时的交叉角，解决了单体过大难以组装的问题；提出去中心化假设研究方法，并解析了朊蛋白自组装体系的分级组装模型。