[发明专利]一种磁性DNA隔室封装双酶的方法

说明书

一种磁性DNA隔室封装双酶的方法，属于固定化酶制备领域。本发明分为以下步骤：首先通过部分互补配对的单链DNA制备Y‑型DNA脚手架结构；之后制备与Y‑型DNA脚手架部分互补配对的酶‑DNA复合物；随后制备与Y‑型DNA脚手架和酶‑DNA复合物部分互补配对的单链DNA修饰的磁性微球，通过DNA碱基互补配对实现磁性DNA隔室酶的制备。由于DNA具有较好的生物相容性和生物源性以及隔室对酶的保护和活性提高，制备的固定化酶具有较好的稳定性和高酶活性，有利于酶的重复利用及回收，降低制备使用成本。

技术领域

本发明属于固定化酶制备技术领域，具体涉及通过DNA纳米技术和功能化磁性粒子制备磁性DNA隔室封装酶的方法。

背景技术

酶是一类极为重要的天然生物催化剂，大部分为蛋白质。与传统化学催化剂相比，酶具有催化效率高、选择性好、能耗低等诸多优点，被认为是一种更经济、更环保的催化剂。虽然酶在温和的条件下(即在环境温度、水介质中)可以表现出较高的催化活性，但其稳定性和活性也受到这些条件的限制。酶固定化技术的出现在一定程度上克服了游离酶在溶液中稳定性差、回收率低和不可循环使用等缺点，使其在工业和商业上具有可行性。受体内酶与膜类物质相结合进行特有的催化反应的启发，酶固定化技术是模拟体内酶的作用方式，通过物理或化学手段，采用载体将酶束缚在一定区域内，限制酶分子在此区域内发挥其催化作用的一种交叉学科技术。目前传统的酶固定化方法主要包括吸附法、包埋法、共价结合法和交联法，这些固定化方式在一定程度上改善了酶的性能，但仍在一定程度上存在着自身不可忽视的弊端。例如，酶固定不牢固，酶的催化活性难以充分保留等。为解决以上问题，研究者们不断致力于新型酶固定化方法的研究。近年来，生物固定化方法得到了广泛关注。生物固定化方法主要是利用生物分子之间的特异性结合进行酶固定化的技术。其主要包括抗原和抗体之间的特异性结合、生物素和亲和素之间的亲和作用、DNA分子的碱基互补配对等。生物固定化方法不仅更加温和，而且可以实现定向固定化，有效避免酶结构的变性以及充分暴露酶的活性位点。

近年来，基于生物固定化，DNA纳米技术在固定化酶领域得到了应用。DNA由于具有较好的物理化学稳定性、较好的生物相容性以及生物源性，被广泛应用于生物和医疗领域。尽管基于DNA纳米技术固定化酶具有满意的酶促分析及酶活性，但将酶直接固定在载体表面会造成酶稳定性在一定程度上降低，同时也会对酶的活性产生影响。因此，需要进一步探索易于制备和基于DNA纳米技术用于制备酶稳定高和利于保护酶的固定化酶技术。

发明内容

本发明的目的是构建一种磁性DNA隔室为载体，将酶封装到DNA隔室中，以克服传统固定化酶难以保护酶稳定性和活性等缺点。本发明的封装方法操作简单，条件温和，制备的封装酶活性高，重复使用性、稳定性好，且易于从反应体系中分离。本发明以葡萄糖氧化酶(GOx)和辣根过氧化物酶(HRP)为模型来证明磁性DNA隔室固定化酶体系的优良性能。

该方法首先合成Y-型DNA脚手架，再经过不同的ssDNA分别对HRP、GOx和磁性粒子进行功能化改性，制备磁性DNA隔室封装双酶的固定化酶。

为了达到上述目的，本发明按照以下技术方案实现:

一种磁性DNA隔室封装双酶的方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)将单链DNA ssDNA1，单链DNA ssDNA2和单链DNA ssDNA3溶于缓冲溶液中，混合溶液在95℃反应5min，反应后的混合溶液室温冷却2h制备Y-型DNA结构；采用单链DNAssDNA L1对GOx进行修饰以及单链DNA ssDNA L2对HRP进行修饰分别制备ssDNA L1-GOx和ssDNA L2-HRP；