[发明专利]一种DNA框架包裹的G-四链体结构及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种DNA框架包裹的G‑四链体结构及其制备方法与应用。本发明通过将组装框架结构所需的6条DNA序列、构成G‑四链体探针所需的Cy3序列和Cy5序列以终浓度0.6μM在缓冲液中混合均匀，将样品放入PCR仪中在3.5小时内从95℃程序退火到4℃，得到DNA框架包裹的G‑四链体纳米结构(G4‑F)，在靶序列(miR‑122a)缺失的情况下，仅出现来自Cy3的绿色荧光。而当靶序列存在时，则能够促进荧光共振能量转移过程，使得Cy3荧光减弱的同时Cy5荧光增强。本发明制备方法简单，成本低廉，所制备的G4‑F可以特异性地检测目的靶标，不受外界环境因素干扰，具有高度稳定性，DNA框架结构可以在细胞内有效保护G‑四链体探针不被细胞内物质降解，能够高效识别靶标序列并实现细胞内成像检测。

技术领域

本发明属于纳米技术领域，尤其涉及一种DNA框架包裹的G-四链体(G4-F)结构及其制备方法与应用。

背景技术

随着现代社会的发展，越来越迫切需要发展快速、灵敏的生物传感器，应用于临床样品快速准确的检测。虽然对生物传感器已经有着广泛的研究，但是开发准确且灵敏的生物传感器仍然面临严峻挑战。DNA纳米技术的发展为癌症的早期检测带来崭新的机遇，其中框架核酸(FNA)具有分子精确的空间组织特征以及出色的可编程性，在生物传感设备的构建方面具有巨大的潜力；而且它可以通过能量依赖的内吞作用内吞到细胞中去，因此具有的生物相容性和不可降解性赋予了DNA纳米结构作为载体进入细胞的巨大优势。

G-四链体富含串联重复鸟嘌呤(G)，Hoogsteen氢键将四个G连接起来形成一个环状平面，两个或更多个四分体通过π-π堆叠形成一个四链体。G-四链体可以表现出在过氧化反应中的催化能力，并增强某些卟啉衍生物(如原卟啉IX)的荧光。因此，它已被用作各种生物传感器中的信号报告基因。更重要的是，G-四链体可分割成多个独立的片段，在靶序列存在的情况下重新聚集。尽管G-四链体存在多个优势，但由于G-四链体细胞渗透性差和高背景信号，它用于细胞外生物传感及在活细胞中检测仍然是一个挑战。因此，设法将DNA纳米材料与G-四链体结合是增强细胞吸收及检测效率的另一种新颖的策略。

发明内容

为了克服现有技术的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种DNA框架包裹的G-四链体(G4-F)结构及其制备方法与应用。

本发明是这样实现的，一种DNA框架包裹的G-四链体结构，该G-四链体结构包括由DNA链构成的可进入细胞的框架结构以及包裹在该框架结构内的以miR-122a作为靶标的线性G-四链体探针，所述探针两端分别固定在框架一对角位置的边框上，所述探针中部断开以分别修饰Cy3和Cy5；其中，在靶序列miR-122a缺失的情况下，仅出现来自Cy3的绿色荧光；当靶序列存在时，则能够促进荧光共振能量转移(FRET)过程，使得Cy3荧光减弱的同时Cy5荧光增强。

优选地，所述框架结构具体为10×21×21个碱基构成的DNA框架。

本发明进一步公开了上述DNA框架包裹的G-四链体(G4-F)结构的制备方法，该方法包括以下步骤：将组装框架结构所需的6条DNA序列、构成G-四链体探针所需的Cy3序列和Cy5序列以终浓度为0.6μM在缓冲液中混合均匀，将样品放入PCR仪中在3.5小时内从95℃程序退火到4℃，得到G-四链体(G4-F)结构。

本发明进一步公开了上述DNA框架包裹的G-四链体(G4-F)结构在miR-122a检测物中的应用。

优选地，该DNA框架包裹的G-四链体(G4-F)结构在作为细胞内miR-122a的检测物中的应用。