基于噻唑橙和聚苯胺的DNA甲基化检测方法研究

来源 :东南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:renjie1986
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DNA甲基化是一种重要的表观遗传修饰方式,在甲基转移酶的催化作用下,将甲基自由基选择性地添加到DNA的CpG序列的胞嘧啶上,从而形成5-甲基胞嘧啶,通常发生在基因的5-CG-3序列(被称为CpG岛)。大量的科学研究表明,DNA甲基化涉及到很多细胞的调控过程,例如调控基因表达、胚胎发育、抑制转录、染色质结构、X-染色体失活、染色体结构重组、基因组印迹和染色体的稳定性。在高等真核生物的正常细胞中,一般情况下CpG岛是未甲基化,但是,异常甲基化会抑制遗传信息的表达,会导致人类各种疾病,比如癌症的发生。因此,DNA甲基化可以作为疾病的一种潜在生物标志。同时,甲基转移酶在细胞分化和发育、基因的抑制、肿瘤和基因疾病中发挥了关键作用,所以甲基转移酶的活性评价在药物研发和临床诊断的领域很重要。因此,发展一种迅速、简单、高效、选择性高的DNA甲基化和甲基转移酶活性的检测方法是刻不容缓的。本论文围绕DNA甲基化和DNA甲基转移酶的检测开展了如下两个工作:  第一,发展了一种基于限制性内切酶HpaⅡ和外切酶Ⅲ(ExoⅢ)的无标记荧光检测DNA甲基化和DNA甲基转移酶活性的方法。设计了一种可与目标DNA杂交形成双链DNA的无标记探针DNA。我们以从人p53基因外显子8上截取了一段32碱基长度的DNA作为研究对象。由于HpaⅡ切割和ExoⅢ消化的作用,双链DNA会变成单链DNA,导致噻唑橙的荧光强度减弱。但是,在双链DNA上特定的序列被DNA甲基转移酶甲基化后,就会抑制HpaⅡ和ExoⅢ的功能,噻唑橙嵌入到双链DNA中,从而发出很强的荧光。这种方法可以确定DNA上特定位点CpG的甲基化,同时我们进一步考察了由化学试剂二甲亚砜(DMSO)和乙醛(CH3CHO)引起的甲基化。对人血清样品的分析,表明此方法在进一步应用到复杂的生物胖品中有着巨大的潜力。  第二,发展了一种基于限制性内切酶HpaⅡ和HRP模拟酶(hemin/G-quadruplexDNAzyme)诱导聚苯胺合成的甲基转移酶活性检测方法。其中HRP模拟酶作为一种强催化剂,催化双氧水诱导苯胺在电极表面的DNA上聚合生成聚苯胺(PANI),进而聚苯胺作为本实验中的氧化还原信号分子。电极表面先修饰捕获探针(S1),然后与目标DNA(S2)杂交形成双链DNA。在没有甲基转移酶存在的情况下,双链DNA就会被HpaⅡ切割,那么DANzyme DNA(S3)就不能与电极上的DNA杂交,继而HRP模拟酶也就不会形成。苯胺不能在电极表面聚合,就不会有电流信号。但是,在甲基转移酶存在的情况下,双链DNA会被甲基化,就会抑制HpaⅡ的切割功能。HRP模拟酶顺利在电极表面形成,催化H2O2诱导苯胺聚合。由于聚苯胺的生成,就会有强的电流信号。这种方法可以准确地检测特定位点CpG的甲基化。同时也对人血清中检测DNA甲基转移酶活性的效果进行了验证。另外,还研究这种方法在甲基转移酶抑制剂筛选中的应用。
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