基于DNA结构转化筛选三螺旋DNA嵌入剂的传感器研究

Triplex DNA can be applied for molecular recognition, control of gene expression, gene repair, and the diagnosis and treatment of genetic diseases. However, the stability of Hoogsteen hydrogen bonds (or reverse-Hoogsteen hydrogen bonds) among triplex DNA structures was very low, which limited the application of triplex DNA. So screening of triplex DNA intercalators revealed its increasingly importance. In this project, we are planned to construct colorimetric sensors based on the structure transformation between G-quaduaplex DNA and triplex DNA for screening of triplex DNA intercalators and assemble fluorescent sensors based on the structure transformation between triplex DNA and double-stranded DNA for screening of triplex DNA intercalators. We will establish the database about intercalators being filtered by sensors, explore the general rule of stabilizing triplex DNA for intercalators and provide references for further development and design of new triplex DNA intercalators.

三螺旋DNA在分子识别、基因调控、基因修复和基因疾病的诊疗等方面有重要作用，然而构成三螺旋DNA的Hoogsteen氢键（或反Hoogsteen氢键）稳定性较差，在一定程度上限制了其应用，因此筛选能增强三螺旋DNA稳定性的嵌入剂具有非常重要的意义。本项目拟利用G-四链体DNA与三螺旋DNA结构转化建立比色法筛选三螺旋DNA嵌入剂的传感器，利用三螺旋DNA与双螺旋DNA结构转化建立单标记和双标记荧光法筛选三螺旋DNA嵌入剂的传感器。利用传感器对嵌入剂进行筛选并建立数据库进行数据分析，探寻嵌入剂稳定三螺旋DNA的一般规律，为进一步设计和开发新的三螺旋DNA嵌入剂提供参考。

三螺旋DNA在分子识别、基因表达调控、基因修复和基因疾病的诊疗等方面有重要作用，但是构成三螺旋DNA的Hoogsteen氢键（或反Hoogsteen氢键）稳定性较差，在一定程度上限制了其应用，因此非常有必要建立筛选三螺旋DNA稳定剂的传感器。本项目设计分子信标的环区域与目标双链DNA在中性条件下难以形成平行三螺旋DNA，有增稳三螺旋DNA的稳定剂存在时，其促进二者形成分子间三螺旋DNA，分子信标的茎环结构打开，荧光明显增强，建立了一种“turn on”型荧光法筛选三螺旋DNA稳定剂的传感器；利用双标记的oligo 1和无标记的oligo 2，在中性pH条件下难以形成分子内三螺旋DNA，有稳定剂存在时，其辅助oligo1与oligo2形成发卡结构的分子内三螺旋DNA，双标记的荧光基团与淬灭基团密切靠近，荧光信号明显降低，建立了一种筛选三螺旋DNA稳定剂的“turn-off”型荧光传感器。此外基于G-四链体DNA结构转化建立了一种比色法相关传感器。.本项目通过对涉及三螺旋DNA稳定性的实验条件，如盐浓度、pH、精胺浓度、反应时长等进行了优化建立灵敏的传感器；采用紫外可见吸收光谱和圆二色谱对有机小分子稳定三螺旋DNA的传感器工作机理进行了表征；利用传感器对不同种类的有机小分子进行了筛选，筛选出部分增稳三螺旋DNA的有机小分子，主要是芳香稠环类化合物和蒽醌类化合物，由于筛选获得的稳定剂分子数量有限，探寻稳定剂分子结构的更多共性特征，还有待于后续进一步研究。这些研究成果为选择合适的稳定剂提高三螺旋DNA稳定性提供了有益参考，为进一步开展基于三螺旋DNA的应用奠定了一定的基础。.