一种基于单分子磁镊测定非天然核酸链杂交热动力学性质的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于单分子磁镊测定非天然核酸链杂交热动力学性质的方法，涉及生物技术领域

【技术实现步骤摘要】
一种基于单分子磁镊测定非天然核酸链杂交热动力学性质的方法


[0001]本专利技术涉及生物
，特别是涉及一种基于单分子磁镊测定非天然核酸链杂交热动力学性质的方法
。

技术介绍

[0002]天然核酸
DNA
和
RNA
是生物系统中重要的遗传信息载体，在生物体内发挥着关键的遗传信息传递和蛋白质合成的作用
。
由于核酸所具有的可编程性和可合成性，也可以用作具有非遗传效应的功能性材料
。
在医学领域，
DNA
适体
、
反义寡核苷酸
、siRNA
和
DNA
酶等各种应用已被广泛研究，并显示出极有希望的诊断潜力和治疗效果
。
然而，体内存在的酶对功能性
DNA
和
RNA
寡核苷酸的降解性以及它们自身的靶向特异性仍然是一项亟待解决的问题
。
因此，探索新的合成策略具有重要的意义，这些策略可以避免功能型核酸被酶降解，同时提高其靶向特异性，从而进一步提高其实用性和临床的应用性
。
[0003]近年来，非天然核酸
(
简称
XNA)
表现出非凡的酶促能力，成为开发功能核酸的有效途径
。XNA
是指含化学修饰
、
与天然核酸存在较大结构差异的人工核酸
。
具有生物稳定性强，化学多样性高等特点，因此可以作为新型工具分子，在化学
、
生物学等领域发挥作用
。
[0004]通过在核酸糖环，碱基和磷酸骨架等位置进行化学修饰，不同的
XNA
表现出不同的理化性质，从而来实现
DNA/RNA
不具备的生物学功能
。XNA
糖基的修饰改变了
XNA
‑
DNA
杂交链或
XNA
双链的构象和杂交行为，在提高生物稳定性
、
结合亲和力和组织特异性以及减少免疫反应方面提供了理想的化学和生物学特性
。
在过去的二十年里，人们已经做出了许多努力来开发并使用包含
XNA
的功能核酸
。Yu.
等人选择了具有纳摩尔结合亲和力的
PD
‑
L1
靶向
TNA
适体
。
该
TNA
适体在注射结肠癌癌症异种移植小鼠模型后对体内肿瘤生长具有显著的抑制作用
。
此外，
TNA
嵌合寡核苷酸也可用于
TNAzyme
的
RNA
切割
。Alves Ferreira Bravo
等人报道了用2’‑
氟阿拉伯酸
(FANA)
合成的适配体与蛋白质之间的相互作用
。
这些适配体具有
RNase
抗性，并已被证明能与
SARS
‑
CoV
‑2病毒
S
蛋白上的受体结合域
(RBD)
特异性结合，从而阻止蛋白与
ACE2
受体的相互作用
。
但目前为止，
XNA
‑
DNA
以及
XNA
‑
XNA
之间的相互作用能量以及结合解离速率还未被研究
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种基于单分子磁镊测定非天然核酸链杂交热动力学性质的方法，以解决上述现有技术存在的问题，通过对
DNA
底物精准施力变化，可以量化不同非天然核酸解离所需要能量以及折叠
/
解折叠速率
。
为设计功能型非天然核酸结构提供理论基础
。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0007]本专利技术提供一种基于单分子磁镊测定非天然核酸链杂交热动力学性质的方法，包括以下步骤：
[0008]构建包含非天然核酸
XNA
的单分子发卡结构；
[0009]利用所述单分子发卡结构构建单分子磁镊体系，再基于单分子磁镊技术控制对所述单分子发卡结构的拉力并进行数据采集，通过对所采集的数据进行处理，以分析非天然核酸解离所需要能量和折叠
、
解折叠速率
。
[0010]优选的是，所述构建包含非天然核酸的单分子发卡结构包括以下步骤：
[0011]以待测的发卡
DNA
为模板链，非天然核酸
XNA
为底物，合成
XNA
‑
XNA
纯合链，或者
XNA
‑
DNA、XNA
‑
XNA
杂合链；
[0012]以噬菌体
λ
DNA
为模板，扩增所述非天然核酸
XNA
的两个杂交手柄，经酶切后，将两个所述杂交手柄与所述
XNA
‑
XNA
纯合链，或者所述
XNA
‑
DNA、XNA
‑
XNA
杂合链进行连接，获取包含非天然核酸
XNA
的单分子发卡结构
。
[0013]优选的是，所述非天然核酸
XNA
包括苏糖核酸
(TNA)
和2‑
脱氧
‑2‑
氟阿拉伯酸
(FANA)。
[0014]优选的是，两个所述杂交手柄分别在5’
末端修饰巯基和生物素
。
[0015]优选的是，通过所述单分子发卡结构
、
链霉亲和素磁珠以及氨基酸的玻璃共价反应，得到单分子发卡结构两端分别连接所述氨基酸的玻璃和所述链霉亲和素磁珠的单分子体系；将所述单分子体系放在磁镊条件下构建单分子磁镊体系，基于单分子磁镊技术控制对所述单分子发卡结构的拉力，通过改变所述拉力的大小使得所述单分子发卡结构重复进行折叠与解折叠的过程，利用实时曲线追踪有明显的跳变信号单分子发卡结构，记录所述单分子发卡结构打开所需要的力并进行热力学和动力学拟合，以分析非天然核酸解离所需要能量和折叠
、
解折叠速率
。
[0016]优选的是，基于单分子磁镊技术控制对所述单分子发卡结构的拉力，包括以下步骤：将所述单分子发卡结构从
1pN
拉伸至
65pN
，使所述单分子发卡结构解离，确定所述单分子发卡结构的解离力；再将拉力控制所述解离力处，并以
0.2pN
为梯度进行不同力下的数据采集，每个力梯度持续
1000s
，观察所述单分子发卡结构解离的平衡态
。
[0017]优选的是，所述拉伸的速率为
1pN/s。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种一种基于单分子磁镊测定非天然核酸链杂交热动力学性质的方法，其特征在于，包括以下步骤：构建包含非天然核酸
XNA
的单分子发卡结构；利用所述单分子发卡结构构建单分子磁镊体系，再基于单分子磁镊技术控制对所述单分子发卡结构的拉力并进行数据采集，通过对所采集的数据进行处理，以分析非天然核酸解离所需要能量和折叠
、
解折叠速率
。2.
如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述构建包含非天然核酸的单分子发卡结构包括以下步骤：以待测的发卡
DNA
为模板链，非天然核酸
XNA
为底物，合成
XNA
‑
XNA
纯合链，或者
XNA
‑
DNA、XNA
‑
XNA
杂合链；以噬菌体
λ
DNA
为模板，扩增所述非天然核酸
XNA
的两个杂交手柄，经酶切后，将两个所述杂交手柄与所述
XNA
‑
XNA
纯合链，或者所述
XNA
‑
DNA、XNA
‑
XNA
杂合链进行连接，获取包含非天然核酸
XNA
的单分子发卡结构
。3.
如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述非天然核酸
XNA
包括苏糖核...

【专利技术属性】
技术研发人员：边天元，宋杰，裴羽丰，高世涛，孙鑫雨，周松涛，谢嘉诚，王岩，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：