一种制造技术

一种

【技术实现步骤摘要】
一种DNA剪切装置和方法


[0001]本专利技术涉及基因编辑技术，特别是涉及一种
DNA
剪切装置和方法
。

技术介绍

[0002]DNA
是一种携带遗传信息的生物大分子，是整个基因表达过程的物质基础，承载着生命传递的信息
。
限制性核酸内切酶可以识别特定的
DNA
碱基序列，可以切割每条链中的特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键，这使得它们成为染色体图谱分析，核苷酸序列分析，靶基因分离和
DNA
重组的重要工具
。
近年来，报道了很多人工设计的仿生类限制性核酸内切酶
。
但是，它们的切割位点识别依然依赖于人为设计核苷酸序列
。
[0003]天然酶由于催化特异性好，催化效率高，因而应用广泛，但是天然酶很容易受环境条件影响而失活
。
传统的模拟酶具有与天然酶相似的催化性能，能识别底物，并且具有酶催化活性中心
。
人们在各个领域开发了各种模拟酶，如金属配合物
、
卟啉类
、
环糊精
、
生物分子等，耐酸
、
耐碱
、
热稳定性好，催化活性高，成本低，可大量合成
。
如果能得到纳米材料不同形貌
、
不同晶面同各种
DNA
碱基之间亲和性的差异，就可以通过目的剪切序列对纳米材料的形貌和晶体结构进行选择和设计，从而达到对任意天然序列进行定点剪切的目的
。2018
年，匡华等人实现了半胱氨酸修饰的
CdTe
纳米颗粒可以特异性识别并在光子激发后，在超过
90
个碱基对的双链
DNA
中的限制性位点
GAT
′
ATC
处切割，模仿限制性核酸内切酶，并证明光诱导活性氧是切割
DNA
的重要原因
。
利用纳米材料剪切
DNA
，常用活性氧手段破坏
DNA
分子
。
但该方法对生物体是有伤害的，如何模拟自然酶的催化特性，在适温（
37℃
）和中性（
pH = ~7
）条件下，实现纳米材料催化剪切
DNA
仍是挑战
。
[0004]需要说明的是，在上述
技术介绍
部分公开的信息仅用于对本申请的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于克服上述
技术介绍
的缺陷，提供一种
DNA
剪切装置和方法
。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种
DNA
剪切装置，包括二维纳米材料，所述二维纳米材料中具有催化活性缺陷，所述催化活性缺陷包括点缺陷
、
线缺陷和面缺陷中的至少一者，所述二维纳米材料与
DNA
接触时，通过所述催化活性缺陷剪切
DNA。
[0007]进一步地：所述二维纳米材料为二硫化钼纳米片或者单层二硫化钼薄膜
。
[0008]所述二硫化钼纳米片的催化活性缺陷由硫空位形成
。
[0009]所述二硫化钼的边缘具有能够剪切
DNA
的催化特性
。
[0010]包括一层
、
两层或更多层的二维纳米材料
。
[0011]一种
DNA
剪切方法，包括如下步骤：
S1、
制备二维纳米材料，使其具有催化活性缺陷，所述催化活性缺陷包括点缺陷
、
线缺陷和面缺陷中的至少一者；
S2、
将
DNA
溶液和所述二维纳米材料相互作用后，通过所述二维纳米材料的催化活性缺陷剪切
DNA。
[0012]进一步地：步骤
S1
中，采用化学气相沉积法制二硫化钼薄膜，钼与硫的浓度比为
1:1
～
10:1。
[0013]步骤
S1
中，生长温度为
810
～
830℃
，优选为
820℃
，降温速度为5～
30 ℃/S
，优选为
10 ℃/S。
[0014]步骤
S2
中，将
DNA
溶液滴到所述二硫化钼薄膜上，等待孵化时间5‑
30 min
，温度为4‑
90 ℃
，使
DNA
和二硫化钼结合在一起，待
DNA
与二硫化钼薄膜相互作用后，利用二硫化钼的边缘催化剪切
DNA。
[0015]所述
DNA
为环形
、
线性
、
单链或双链的
DNA。
[0016]本专利技术具有如下有益效果：本专利技术提出一种
DNA
剪切装置和剪切方法，利用无机二维纳米材料的催化特性进行
DNA
剪切，相比之前的活性氧剪切
DNA
方法，本专利技术利用二维纳米材料的催化过程剪切
DNA
，无需氨基酸和
RNA
等生物材料修饰，可实现无机二维材料对
DNA
的剪切，具有无需外界光和金属离子驱动剪切
、
剪切效率高和可调控性等优点
。
[0017]本专利技术实施例中的其他有益效果将在下文中进一步述及
。
附图说明
[0018]图1为本专利技术实施例的
DNA
剪切装置通过二硫化钼的缺陷催化剪切
DNA
的示意图
。
[0019]图
2 为本专利技术实施例的
DNA
剪切装置通过二硫化钼边缘剪切
DNA
的原子力显微镜图像
。
[0020]图3为本专利技术实施例的
DNA
剪切装置通过电泳技术鉴定二硫化钼的星号活性特征及二硫化钼的催化性能对剪切
DNA
的影响示意图
。
具体实施方式
[0021]以下对本专利技术的实施方式做详细说明
。
应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本专利技术的范围及其应用
。
[0022]需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上
。
当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上
。
另外，连接既可以是用于固定作用也可以是用于耦合或连通作用
。
[0023]需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种
DNA
剪切装置，其特征在于，包括二维纳米材料，所述二维纳米材料中具有催化活性缺陷，所述催化活性缺陷包括点缺陷
、
线缺陷和面缺陷中的至少一者，所述二维纳米材料与
DNA
接触时，通过所述催化活性缺陷剪切
DNA。2.
如权利要求1所述的
DNA
剪切装置，其特征在于，所述二维纳米材料为二硫化钼纳米片或单层二硫化钼薄膜
。3.
如权利要求2所述的
DNA
剪切装置，其特征在于，所述二硫化钼的催化活性缺陷由硫空位形成
。4.
如权利要求3所述的
DNA
剪切装置，其特征在于，所述二硫化钼的边缘具有能够剪切
DNA
的催化特性
。5.
如权利要求1至4任一项所述的
DNA
剪切装置，其特征在于，包括一层
、
两层或更多层的二维纳米材料
。6.
一种
DNA
剪切方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、
制备二维纳米材料，使其具有催化活性缺陷，所述催化活性缺陷包括点缺陷
、
线缺陷和面缺陷中的至少一者；
S2、
将
DNA
溶液和所述二维纳米材料相互作用后...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷钰，王聪，赵樱灿，吴梦涵，
申请(专利权)人：清华大学深圳国际研究生院，
类型：发明
国别省市：