[发明专利]一种核酸纳米结构探针及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种核酸纳米结构探针及其制备方法和应用，涉及分子检测技术领域。所述纳米核酸探针包括：a.由4条主链DNA单链构成的具有四面体结构的纳米分子笼；其中2条主链DNA单链分别具有延伸出四面体结构的支链α和支链β；b.与所述支链α通过碱基互补配对结合的2条非主链DNA单链，其中一条修饰有荧光基团，另一条修饰有AP位点和淬灭基团；c.与所述支链β通过碱基互补配对结合的另外1条包含二氢乙锭的非主链DNA单链。本发明还公开了所述核酸纳米结构的制备方法和应用。本发明的核酸纳米探针可同时探测细胞中APE1和O₂·^‑，可用于同时测定核酸修复酶和活性氧小分子。通过共聚焦成像仪，可对细胞中的目标检测物APE1和O₂·^‑进行空间分布上的检测。

技术领域

本发明涉及分子检测技术领域，尤其是涉及一种核酸纳米结构探针及其制备方法和应用。

背景技术

细胞中的碱基切除修复途径(base excision repair，BER)是响应氧化刺激的关键步骤，对维持细胞基因组稳定性具有特殊意义。脱嘌呤嘧啶核酸内切酶1(Apurinic/apyrimidinic(AP)endonuclease，APE1)，是一种多功能蛋白，是参与BER通路中AP位点识别和处理的关键酶，同时在维持细胞内环境平衡中起重要作用。细胞在内源性或外源性刺激下，其氧化还原体系会失衡，APE1可以直接或间接调节细胞的氧化还原状态，从而帮助维持细胞的稳态。APE1具有氧化还原活性和碱基修复活性，故又称氧化还原因子(redoxfactor-1，Ref-1)。此外，APE1是一种多功能酶。APE1的N端结构域具有氧化还原调节活性，C端结构域决定DNA修复活性，位于N端结构域附近。APE1可以氧化还原许多转录因子，从而参与多种重要的细胞反应过程。

超氧阴离子(O₂·^-)是大多数ROS(reactive oxygen species)的主要前体，是由三重态双氧分子的一个电子还原形成的。在氢离子(H⁺)存在下，O₂·^-突变生成过氧化氢(H₂O₂)，并进一步还原为羟基自由基(·OH)或水。H⁺和O₂·^-的异常产生与多种疾病的诱导和生长有关，包括炎症、缺血再灌注损伤、神经退行性疾病和癌症。细胞中的O₂·^-的过量，将会严重影响细胞中APE1酶的表达结果，在外源刺激下，机体的氧化还原水平和酶表达通路将会发生变化。因此，研究APE1与O₂·^-在体内表达的影响尤为重要，尤其是通过研究体内APE1和O₂·^-时间分布差异、空间分布差异将对今后的大多数氧化损伤方向和代谢毒理学方向的研究具有现实意义。

目前虽然有一些方法可以在体内外检测APE1和ROS，但难以对细胞中的APE1和O₂·^-进行同时的识别、定位和定量。近年来，DNA纳米结构由于其易于合成，具有良好的刚性和稳定性，不易被核酸酶降解生物降解、良好的跨膜能力和可编程性，得到了越来越多的关注并被广泛应用于生物检测中。基于立体结构的DNA纳米材料的单分散结构和高度的生物相容性使探针能够通过内吞作用内化到哺乳动物细胞内，从而实现细胞内成像。特别是具有高效、特异的检测能力，能够抵抗超刚性结构的破坏。因此，亟待开发出一种基于特殊DNA纳米结构的同时检测细胞内APE1和O₂·^-的研究工具。

发明内容

本发明提供了一种核酸纳米结构探针，本发明所构建的核酸纳米探针在细胞实验中可以定量检测并定位不同氧化应激下的APE1和O₂·^-，方便应用于核酸修复酶和活性氧小分子的同时测定。本发明还提供了所述核酸纳米结构探针的制备方法和用途以及使用所述核酸纳米结构探针进行检测的方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：