[发明专利]一种i-motif杂交分子及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及生物成像技术领域，公开了一种i‑motif杂交分子及其制备方法和应用。本发明所述i‑motif杂交分子在i‑motif的5’端或3’端连接有NGGA四碱基组的平行双链，所述平行双链通过四碱基组间的G‑G、A‑A之间的氢键连接，其中N为碱基A、G、C或T并位于i‑motif杂交分子末端。本发明通过给双分子i‑motif四链结构嫁接一个由同源碱基对G‑G、A‑A组成的超短平行双链，设计出普适性较好的高效结合硫黄素及其衍生物等荧光配体的新型i‑motif杂交分子结构，并将其作为信号读出体系，用于免标记DNA四面体纳米组装和细胞生物成像检测方面。

技术领域

本发明涉及生物成像技术领域，具体涉及一种i-motif杂交分子及其制备方法和应用。

背景技术

四链DNA包括G-四链体和i-motif两种，分别是富G、富C的DNA在配位阳离子(K⁺、Na⁺)、酸性条件下形成。四链DNA由于具有较好的刚性结构、序列可调、能够可逆响应外界刺激等特点，在DNA纳米组装中得到广泛应用。其中，G-四链体与配体具有较好的绑定作用，可被用作一种信号读出系统在免标记生物分析和细胞成像方面得到很好应用。然而，在一些酸性生理微环境中如肿瘤组织、细胞溶酶体等，i-motif则能发挥其pH开关的独特优势。

尽管在前期一些报道中，i-motif能够与某些荧光配体作用，但它从未与其配体一起被用于免标记DNA组装及细胞生物成像方面。通过对比研究，我们发现，以前报道的i-motif与荧光配体作用现象，其实在DNA组装环境或生理条件下不是很明显，而相同条件下G-四链体的信号读出能力则十分突出。也就是说，若要将i-motif及其荧光配体用于免标记DNA分析与生物成像方面，发掘其肿瘤组织原位成像等应用前景，解决i-motif与配体作用能力是其中最为关键一步。目前国内外在此方面没有相关解决方法和技术报道。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种i-motif杂交分子及其制备方法，使得所述i-motif杂交分能够高效结合硫黄素及其衍生物等荧光配体，并使其荧光增强倍率达到6000倍以上；

本发明的另外一个目的在于提供上述i-motif杂交分子在DNA四面体的二聚体组装中或在免标记细胞荧光成像中的应用；

本发明的另外一个目的在于提供利用上述i-motif杂交分子形成的DNA四面体的二聚体，使所述二聚体在荧光成像时与硫黄素或其衍生物一同作为免标记信号读出体系，使信号与背景比高达25，使得该体系的背景信号极低；

本发明的另外一个目的在于提供上述DNA四面体的二聚体在免标记细胞荧光成像中的应用以及一种免标记细胞荧光成像方法。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种i-motif杂交分子，在i-motif的5’端或3’端连接有NGGA四碱基组的平行双链，所述平行双链通过四碱基组间的G-G、A-A之间的氢键连接，其中N为碱基A、G、C或T并位于i-motif杂交分子末端。

针对传统i-motif结构与硫黄素及其衍生物配体作用能力差的问题，本发明通过给双分子i-motif四链结构嫁接一个由同源碱基对G-G、A-A组成的超短平行双链，设计出普适性较好的高效结合硫黄素及其衍生物等荧光配体的新型i-motif杂交结构，并将其作为信号读出体系，用于免标记DNA四面体纳米组装和细胞生物成像检测方面。

作为优选，所述NGGA四碱基组在5’端为TGGA，在3’端为GGGA。