[发明专利]基于赖氨酸的多肽在生物材料检测中的应用

说明书

本发明公开了基于赖氨酸的多肽在DNA链置换反应中的应用，基于赖氨酸的多肽由15～40个氨基酸组成，且其中赖氨酸的数量占比为40％～90％；基于赖氨酸的多肽可通过以下任一方式加速DNA链置换反应，提高DNA检测的灵敏度，降低检测限：a.基于赖氨酸的多肽与DNA链自组装形成多肽/DNA聚集体；b.基于赖氨酸的多肽与DNA链共价合成多肽‑DNA偶联聚合物。

技术领域

本发明涉及生物材料检测技术领域，具体涉及基于赖氨酸的多肽在DNA链置换反应中的应用，优化DNA检测的灵敏度和检测限。

背景技术

酶是生物体内一类具有催化剂功能的蛋白质。生命中内大多数反应都是由各种不同的酶催化的。其中酶的活性主要依靠对底物的结合和活性中心的催化，而这依赖于起到关键作用的氨基酸残基。

由于赖氨酸的侧链上含有一个带正电的氨基，有时参与与带负电的非蛋白原子(如阴离子或羧酸基)形成氢键，因而在蛋白质活性或结合位点中很常见，例如DNA六聚解旋酶，DNA六聚解旋酶的DNA链结合部位主要依靠6组赖氨酸残基及其相邻组氨酸形成的酰胺键与DNA之间形成的氢键。

由于DNA链置换方法突破了以往结构DNA纳米技术的静态思维限制，可以实现2个生化反应的级联以及纳米尺度的运动或能量转换，所以已广泛应用于逻辑门运算模型、生化逻辑电路与神经网络、DNA纳米机器人、DNA反映网络等领域。但是，当DNA网络过于复杂时，DNA链置换反应花费很多时间，影响了基于此的DNA检测的响应灵敏度及检测限。

公开号为CN113215224A、CN113528624A的专利说明书公开了扩增样品中靶标核酸分子的方法，通过快速变温的热循环来促进双链靶标核酸分子中变性泡的产生，从而加速链置换扩增(SEA)反应。这两个专利技术的方法包括使聚合酶和一对寡核苷酸引物与样品接触，从而形成扩增混合物，其中引物被设计为与靶标核酸分子特异性杂交；使扩增混合物经第一温度和第二温度之间的多个热循环处理，从而通过聚合酶链式反应(PCR)扩增靶标核酸序列；其中第一和第二温度之差小于约20℃或30℃。

本发明则根据结合位点的特点，设计基于赖氨酸的多肽来提供氢键与DNA链相互作用，达到了加速DNA链置换的目的。

发明内容

本发明提供了基于赖氨酸的多肽在DNA链置换反应中的应用，该多肽能与DNA链自组装形成聚集体，也可与DNA链共价合成多肽-DNA偶联聚合物。此类多肽/DNA聚集体、多肽-DNA偶联聚合物可明显加速DNA链置换反应，有效提高了DNA检测的灵敏度，显著降低了检测限。

具体技术方案如下：

基于赖氨酸的多肽在DNA链置换反应中的应用，所述基于赖氨酸的多肽由15～40个氨基酸组成，且其中赖氨酸的数量占比为40％～90％；

所述基于赖氨酸的多肽可通过以下任一方式加速DNA链置换反应，提高DNA检测的灵敏度，降低检测限：

a.所述基于赖氨酸的多肽与DNA链自组装形成多肽/DNA聚集体；

b.所述基于赖氨酸的多肽与DNA链共价合成多肽-DNA偶联聚合物。

本发明针对由DNA链置换反应速率慢引起的DNA检测灵敏度低和检测限高的问题，先利用平台计算归纳了可行的基于赖氨酸的多肽链的特点，并且通过实验验证了由这些多肽参与的多肽/DNA聚集体、多肽-DNA偶联聚合物确实提高了DNA链置换反应速率，优化了DNA检测的灵敏度和检测限。

一方面，本发明将该类多肽冻干粉溶于纯水中进行自组装，形成的多肽聚集体与溶液中的DNA链相互作用组装成多肽/DNA聚集体。另一方面，本发明将该类多肽与DNA链共价合成多肽-DNA偶联聚合物。该聚集体、偶联物能通过促进DNA链置换反应使DNA检测的灵敏度提高，检测限降低，其中偶联物的效果优于聚合物的效果。