[发明专利]一种内源性酶触发的DNA步行器及其检测UDG的应用

说明书

本公开提供了一种内源性酶触发的DNA步行器及其检测UDG的应用，DNA步行器包括金纳米颗粒、至少一条行走链和若干轨道链，所述行走链和轨道链均为单链DNA，行走链的一端与金纳米颗粒连接，每条轨道链的一端均与金纳米颗粒连接，每条轨道链的另一端均连接荧光团，行走链含有第一序列，轨道链的含有第二序列，第一序列与第二序列互补，第二序列中的一个碱基为尿嘧啶碱基。本公开构建的DNA步行器能对细胞内的UDG活性进行灵敏成像。

技术领域

本公开涉及一种内源性酶触发的DNA步行器及其检测UDG的应用。

背景技术

这里的陈述仅提供与本公开有关的背景信息，而不必然构成现有技术。

尿嘧啶-DNA糖基化酶(UDG)是一种DNA损伤修复蛋白，其主要功能是通过催化尿嘧啶和脱氧核糖之间的N-糖苷键水解来去除尿嘧啶。UDG的功能是尿嘧啶碱基切除修复(UBER)的第一步，然后是脱嘌呤/脱嘧啶(AP)内切核酸酶，连接酶和聚合酶作用以完成UBER途径，维持基因组的完整性。然而，细胞内UDG活性异常会导致DNA复制过程中错误引入尿嘧啶，导致不正确的碱基配对和基因突变，最终增加疾病的发生率，例如免疫缺陷症、布鲁姆综合征和淋巴瘤。细胞内UDG活性检测对于深入理解DNA修复系统和进一步研究突变相关的疾病至关重要。DNA探针被细胞内核酸酶降解导致高背景并干扰检测灵敏度，从而使得UDG的检测较为困难。

DNA分子机器是由合成寡核苷酸组成的特殊设计的组件，它们改变状态并进行机器式运动以响应外部刺激。它类似于天然生物分子机器，例如通过一系列能量转换步骤和合作行为参与生命系统中重要过程的运动蛋白。与蛋白质相比，DNA的独特性质，包括碱基配对的高保真性，结构和相互作用的简单性，使其成为构建可控分子机器的有前途的材料。已经报道了各种DNA分子机器，包括步行器、镊子、齿轮、旋转器、节拍器和转运器，它们开始在传感，程序合成和器件制造中显示出有吸引力的应用。DNA步行器是一类独特的DNA分子机器，可使特殊组分寡核苷酸沿着预先设计的轨道逐步移动。DNA步行器的特点是它可以在特殊刺激的驱动下自主且连续地行走多步。它可以是固有信号放大器，因为重复步骤可以引起反应循环以产生累积信号。大多数DNA步行器通过体外刺激在胞外运行。据本公开发明人所知，最近，研究人员开始探索在活细胞中运行的DNA步行器，其行为与天然生物分子机器类似。然而，经本公开发明人研究发现，为了维持胞内DNA步行器的运行，须引入外源金属离子(Mn²⁺，Zn²⁺)或燃料寡核苷酸，这会导致细胞状态的改变或完整燃料DNA的降解，最终限制细胞中DNA步行器的运行，由于DNA链对非特异性核酸酶降解的抵抗和步行器独特的扩增能力和纳米颗粒3-D表面上强大的DNA富集能力，DNA步行器在活细胞中运行成像UDG活性，而UDG活性的成像之前存在未受保护的DNA探针以及细胞内扩增的困难引起的灵敏度有限的问题。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本公开的目的是提供一种内源性酶触发的DNA步行器及其检测UDG的应用，该DNA步行器对UDG的检测有良好的特异性及灵敏度。

为了实现上述目的，本公开的技术方案为：

一方面，一种内源性酶触发的DNA步行器，包括金纳米颗粒、至少一条行走链和若干轨道链，所述行走链和轨道链均为单链DNA，行走链的一端与金纳米颗粒连接，每条轨道链的一端均与金纳米颗粒连接，每条轨道链的另一端均连接荧光团，行走链含有第一序列，轨道链的含有第二序列，第一序列与第二序列互补，第二序列中的一个碱基为尿嘧啶碱基。