基于脱氧核酶催化苯胺聚合的人类甲基化转移酶活性传感器的构建

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21605031
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0404.化学与生物传感
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Human DNA methyltransferase 1 (Dnmt1) overexpression is found in various types of cancer,the accumulated Dnmt1 induces tumor suppressor gene silencing and inactivation. The detection of Dnmt1 activity is of great importance for both early cancer diagnosis and treatment. Most of the reported DNA methyltransferase activity biosensors are focused on those methyltransferases from prokaryote, which differ a lot with Dnmt1 in both recognition sequence of DNA substrate and size. Thus, the development of human Dnmt1 methyltransferase activity biosensors still needs further exploration. In this project, DNAzyme catalyzed polymerization of aniline is proposed as the signal producer and amplifier for the development of a novel biosensing platform with two different detection modes for the monitoring of human Dnmt1 activity. Firstly, by using a hairpin-structured substrate DNA, Dnmt1 and the methylation-sensitive restriction enzyme BssHII catalyzed methylation and digestion are carried out in a homogenous solution. Then, the released DNAzyme functional segments after the methylation/digestion are introduced to a microplate or a gold electrode that pre-immobilized with capturing DNA probes. In the presence of hemin, the released segments and the capture probes form the G-quadruplex DNAzyme structure, which catalyzes the polymerization of aniline. Finally, the produced polyaniline can be detected by either UV-vis spectrometry or differential pulse voltammetry. Since the amount of the released DNAzyme functional segments is related to the methylation level of the substrate DNA, the final signal readout of polyaniline reflects the activity of Dnmt1. The separation of the Dnmt1/BssHII catalyzed enzymatic reaction from the detection platform makes the proposed biosensor avoid several drawbacks commonly encountered in conventional DNA methyltransferase activity biosensors, such as the non-uniformity caused by heterogenous reaction, the steric hindrance for the enzyme recognition, and the interference from the complex real samples. The development of this biosensor may provide a potentially effective tool for the early cancer diagnosis.
人类DNA甲基化转移酶1(Dnmt1)在多种癌症中过表达,检测Dnmt1活性对于癌症早期诊断及治疗具有重要意义。目前所报道的传感器多针对原核生物甲基化转移酶,其对底物的识别以及尺寸等都与Dnmt1有较大差异,开发新型的针对于Dnmt1活性的检测方法仍是需要深入研究的。本项目拟以脱氧核酶(DNAzyme)催化苯胺聚合的反应作为信号输出,发展一种灵活的双检测模式的Dnmt1传感器。首先以Hairpin DNA作底物,经Dnmt1甲基化和甲基化敏感的限制性内切酶剪切后,释放出能构成DNAzyme的功能片段,在血红素存在的情况下共同构成DNAzyme结构,利用其催化苯胺聚合生成聚苯胺,可实现灵活的紫外可见分光光度法或者示差脉冲伏安法的双检测模式。因酶催化反应过程与信号输出过程分立,可避免异相反应非均一性、酶识别位阻和复杂基质干扰。项目实施可为癌症早期诊断提供潜在有效手段。

结项摘要

人类甲基化转移酶(DNMT1)是一种与癌症等疾病相关的生物标志物,检测DNMT1活性对于癌症的早期诊断及治疗具有重要意义。G-四链体是一种富含鸟嘌呤的功能化核酸片段,可作为灵活的信号源被广泛应用于传感器的构建。基于此,本项目首先建立了一种基于G-四链体的双通道检测模式的DNMT1活性传感器,即将G-四链体序列设计在DNMT1的发卡底物DNA中,在对甲基化敏感的限制性内切酶BssHII的辅助下,通过对底物DNA甲基化反应响应释放G-四链体的策略,从而将DNMT1活性与所释放的G-四链体关联起来,最终一方面可通过G-四链体与血红素共同构成的脱氧核酶(DNAzyme)催化2,2'-联氮双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)二铵盐(ABTS)氧化生成蓝色产物(ABTS•⁻),以紫外可见分光光度法进行检测;另一方面可通过N-甲基卟啉二丙酸IX(NMM)与G-四链体复合产生增强的荧光信号,以荧光分光进行检测。两种检测模式对DNMT1在0-20 U/mL均获得了较好的线性结果,并以人血清样品进行DNMT1的回收率实验,两种检测模式的回收率均在98.0%-105.0%之间,验证了所构建的传感器的实际样品检测能力。本项目所建立的DNMT1活性传感器在均相反应体系中进行,易于操作,且实现了紫外分光光度法检测和荧光分光光度法检测的双检测模式,可提供一种简易、灵活的DNMT1检测方法,在癌症早期诊断中具有潜在应用价值。此外,基于项目申报书中的DNAzyme和苯胺聚合的扩充内容,还分别建立了基于Zn2+特异性DNAzyme和苯胺聚合为信号源的两种金属离子传感器,分别应用于婴儿奶粉中Zn2+的测定和水样中Cu2+和Fe3+的检测,均取得了较为满意的结果,所构建的金属离子传感器对于食品分析以及环境监测等具有潜在应用价值。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
pH-dependent selective ion exchange based on (ethylenediamintetraacetic acid-nickel)-layered double hydroxide to catalyze the polymerization of aniline for detection of Cu2+ and Fe3+
基于(乙二胺四乙酸-镍)层状双氢氧化物的 pH 依赖性选择性离子交换催化苯胺聚合用于检测 Cu2 和 Fe3
  • DOI:
    10.1016/j.talanta.2018.04.102
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Talanta
  • 影响因子:
    6.1
  • 作者:
    Tang Sheng;Sun Jun;Li Yana;Xia Dasha;Qi Tong;Liu Kai;Deng Huimin;Shen Wei;Lee Hian Kee
  • 通讯作者:
    Lee Hian Kee
Fluorometric determination of zinc(II) by using DNAzyme-modified magnetic microbeads
DNAzyme修饰磁微珠荧光测定锌(II)
  • DOI:
    10.1007/s00604-018-2977-1
  • 发表时间:
    2018-10-01
  • 期刊:
    MICROCHIMICA ACTA
  • 影响因子:
    5.7
  • 作者:
    Shen,Wei;Li,Yana;Tang,Sheng
  • 通讯作者:
    Tang,Sheng

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其他文献

家蚕翅原基表皮蛋白基因BmWCPs的生物信息学分析与激素诱导表达特征
  • DOI:
    10.13441/j.cnki.cykx.2016.05.008
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    蚕业科学
  • 影响因子:
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  • 作者:
    朱子丹;章佳玲;冯启理;邓惠敏
  • 通讯作者:
    邓惠敏
HnRNPA1基因在家蚕翅原基组织中的表达
  • DOI:
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  • 期刊:
    环境昆虫学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    张康;冯启理;邓惠敏
  • 通讯作者:
    邓惠敏
剪接因子SQD在家蚕中的表达定位与功能分析
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    环境昆虫学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    蔡敏玲;张康;张纯;邓惠敏;朱子丹
  • 通讯作者:
    朱子丹
Research progress in hnRNP A1
hnRNP A1研究进展
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Progress in Biochemistry and Biophysics
  • 影响因子:
    0.3
  • 作者:
    杨宏广;童春梅;邓惠敏
  • 通讯作者:
    邓惠敏
家蚕翅原基发育的形态结构观察及昆虫激素对翅原基发育的影响.
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    华师学报自然科学版
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘学术;马琼;冯启理;邓惠敏
  • 通讯作者:
    邓惠敏

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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