基于拉曼光谱检测细胞凋亡酶Caspase-3的研究

论文摘要

细胞凋亡即细胞程序性死亡,是细胞死亡机制之一,对维持细胞内外平衡有很重要的作用。而非正常的细胞凋亡是许多身体疾病重要的诱导因子,比如自身免疫性疾病、神经退行性疾病和缺血相关损伤等疾病。因此构建一种快速、灵敏的细胞凋亡检测方法对于科学研究具有重要意义。细胞凋亡的过程是通过一种多点紧密调节的复杂信号级联反应发生的,在此过程中细胞凋亡酶caspase家族中的caspase-3,在调控细胞凋亡通路中起着重要的作用,因此通过对细胞凋亡酶caspase-3的检测可以实现对细胞凋亡的监测。本文在设计了特异性识别细胞凋亡酶caspase-3的纳米金-肽探针的基础之上,建立了一种基于表面增强拉曼光谱的细胞凋亡的检测方法。在金-肽探针中,拉曼报告分子4-MBA和多肽通过Au-S键连接到纳米金的表面,设计的多肽序列分别为肽ⅠCCALNNPFFDVED 和肽Ⅱ CCALNNKYDDVED,其中 CALNN 片段可使 AuNPs 稳定分散于水溶液中,PFF和KYD片段在水溶液中可分别通过疏水相互作用和静电作用进行自组装,DVED片段为caspase-3的水解位点。当caspase-3存在时,DVED片段被水解,使得纳米金-肽Ⅰ和纳米金-肽Ⅱ的自组装位点PFF和KYD暴露出来,PFF和KYD片段在水溶液中进行自组装时会引起纳米金聚集,进而诱导SERS信号增强。实验发现SERS信号的增强效果与caspase-3浓度相关,所以该探针可用于细胞凋亡酶的检测,纳米金-肽Ⅰ的线性范围0-0.2 μg/mL时,最低检出限为1.5 ng/mL,相关系数为R2 0.998;纳米金-肽Ⅱ的线性范围0-0.1 μg/mL时,最低检出限为2.75 ng/mL,相关系数为R2=0.999。结果表明纳米金-肽Ⅰ的检出限更低且检出范围更宽。所以,将纳米金-肽Ⅰ探针应用于细胞样品中的caspase-3的分析。本实验通过拉曼光谱实现了对细胞凋亡酶caspase-3的检测。该检测方法具有灵敏度较高,特异性强,操作简单等优点,为细胞凋亡的检测以及此类新型探针在食品安全检测和生物医学以及临床监测等方面的应用提供了理论依据和方法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
•   1.1 细胞凋亡酶概述
•     1.1.1 细胞凋亡的简介
•     1.1.2 Caspase-3蛋白酶在细胞凋亡中的作用
•     1.1.3 细胞凋亡的生理学意义
•     1.1.4 细胞凋亡的检测方法
•   1.2 基于Caspase3细胞凋亡酶的的检测方法概述
•     1.2.1 荧光标记法
•     1.2.2 结合纳米材料
•     1.2.3 电化学方法
•   1.3 纳米金材料概述
•     1.3.1 纳米金在检测中的应用
•   1.4 表面增强拉曼光谱
•     1.4.1 表面增强拉曼概述
•     1.4.2 表面增强拉曼基本原理
•     1.4.3 表面增强拉曼的应用
•   1.5 多肽
•   1.6 本课题的研究意义与内容
•     1.6.1 本课题的研究意义
•     1.6.2 本课题的研究内容
• 2 材料与方法
•   2.1 实验设备与试剂
•     2.1.1 实验设备
•     2.1.2 实验试剂
•     2.1.3 实验中所用到的主要溶液的配制
•   2.2 实验方法
•     2.2.1 小肽的设计
•     2.2.2 纳米金-肽探针的合成
•     2.2.3 纳米金-肽探针的的表征
•     2.2.4 纳米金-肽探针检测细胞凋亡酶caspase-3
•     2.2.5 纳米金-肽探针检测实际样品
• 3 结果与讨论
•   3.1 纳米金-肽的表征
•     3.1.1 纳米金的表征
•     3.1.2 拉曼报告分子的选择及量的优化
•     3.1.3 小肽连接量表征
•   3.2 纳米金-肽探针检测细胞凋亡酶caspase-3
•     3.2.1. 基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱验证caspase-3水解作用
•     3.2.2 纳米金-肽Ⅰ探针特异性研究
•   3.3 拉曼散射模拟
•   3.4 纳米金-肽Ⅰ细胞毒性试验
•   3.5 实际样品的检测
• 4 结论
•   4.1 全文总结
•   4.2 论文的创新点
•   4.3 论文的不足之处
• 5 展望
• 6 参考文献
• 7 攻读硕士学位期间发表论文情况
• 8 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 赵翠莲

导师: 刘继锋,陈艳国

关键词: 纳米金肽探针,拉曼光谱,细胞凋亡,检测

来源: 天津科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 生物学,化学

单位: 天津科技大学

基金: 国家自然基金

分类号: Q255;O657.37

DOI: 10.27359/d.cnki.gtqgu.2019.000371

总页数: 59

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