基于DNA链置换反应动力学和GFET对DNA甲基化的检测

论文摘要

DN A甲基化,作为新型的生物检测标志物,在人类疾病检测和预后方面展示出巨大的应用潜能。现已研发了传统检测和生物传感器等方法实现了对DNA甲基化水平的检测,但是上述检测技术由于设备昂贵或操作过程繁琐等缺陷,限制了它们在临床诊断上的应用。石墨烯,因其优良的导电性,已广泛应用于传感领域,尤其是以单层石墨烯为通道的场效应制备的晶体管(GFET),因检测灵敏度高,己实现了对多种生物分子的检测。到目前为止,仍缺少关于利用GFET对DN A甲基化水平检测的研究。因此,在本研究中,我们主要是开发一种基于GFET无标的检测方法实现对DN A甲基化的检测。本研究中,我们选取谷胱甘肽巯基转移酶(GSTP1)启动子区域中中的一段序列,将该序列中的胞嘧啶进行不同数目和不同位点的甲基化修饰后,作为本实验的目的序列。首先,为了 了解不同甲基化水平修饰的目的序列与DN A探针反应的动力学,我们利用实时荧光定量PCR技术,对不同甲基化修饰水平的目的序列与DNA探针的杂交过程进行系统的分析:同时利用荧光淬灭原理,观测不同甲基化修饰水平的序列对DN A探针链置换反应速率的影响。结果表明:无论足与DN A探针的杂交还是链置换反应,目的序列中的甲基化修饰数目和修饰位点均对上述反应产生影响。其次,利川GFET表面修饰的DN A探针不同甲基化水平修饰的目的序列进行链置换反应,由于GFET休系内电荷变化引起的GFET电流曲线偏移和电阻变化趋势的差异,实现了对不同甲基化水平修饰的目的序列的检测与区分,且检测灵敏度为10 pM。该实验的结果为DNA甲基化检测提供了一种新型、无标、便捷的检测方法。同时,我们也首次利用GFET实现了对不同甲基化修饰水平的检测。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 缩略语表
• 1 引言
•   1.1 研究背景
•   1.2 DNA甲基化作为生物标志物在临床上的应用
•   1.3 传统方式对DNA甲基化的检测
•   1.4 生物传感器对DNA甲基化的检测
•     1.4.1 电化学生物传感器
•     1.4.2 电子生物传感器
•     1.4.3 光学生物传感器
•   1.5 石墨烯
•     1.5.1 石墨烯的制备
•     1.5.2 石墨烯在检测领域的应用
•   1.6 研究目的与意义
•   1.7 主要研究内容
• 2 实验部分
•   2.1 实验材料与设备
•     2.1.1 实验中所使用的DNA序列
•     2.1.2 实验药品
•     2.1.3 实验仪器
•   2.2 实验方法
•     2.2.1 DNA样品储备液的制备
•     2.2.2 荧光生物探针的合成
•     2.2.3 荧光信号的检测
•     2.2.4 实时荧光定量PCR及相关热力学参数的获取
•     2.2.5 单层石墨烯的制备
•     2.2.6 拉曼（Raman）光谱对单层石墨烯的检测
•     2.2.7 GFET传感器的制备
•     2.2.8 GFET设备中探针（DNA）的制备
•     2.2.9 DNA探针的修饰
•     2.2.10 GFET电学信号的检测
•     2.2.11 时间依赖的GFET对DNA甲基化的检测
•     2.2.12 浓度依赖的GFET对DNA甲基化的检测
• 3 实验结果与讨论
•   3.1 DNA（荧光）探针的检测
•   3.2 不同目的序列与DNA探针杂交动力学的研究
•   3.3 不同目的序列与DNA探针链置换反应的原理
• 1/2)'>  3.4 不同目的序列进行链置换反应的半衰期(T_1/2)
•   3.5 石墨烯场效应晶体管（GFET）对DNA甲基化的检测
•     3.5.1 石墨烯的检测和GFET的制备
•     3.5.2 GFET表面探针的修饰
•     3.5.3 GFET对DNA甲基化的检测原理
•     3.5.4 电解质溶液的选择
•     3.5.5 利用GFET对DNA甲基化检测结果与分析
• 4 实验结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者简介

文章来源

类型: 博士论文

作者: 刘雨双

导师: 张峰,Ratnesh Lal

关键词: 甲基化,链置换反应,杂交,石墨烯,场效应晶体管

来源: 内蒙古农业大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学

单位: 内蒙古农业大学

分类号: Q523

总页数: 88

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