發(fā)布時間：2020-10-24 00:17

　　 DNA與多肽作為天然高分子聚合物,近些年來成為自組裝及納米技術領域的研究熱點。然而,目前自組裝領域大多只采用DNA或多肽等單一類型的構建模塊進行自組裝,這限制了納米材料結構和功能的多樣性。盡管納米技術已經取得巨大研究進展,但是其組裝形式卻遠遠不及大自然中存在的一個單細胞內的生命活動復雜。自然界以簡單的結構,精巧的設計,展現著生物的多樣性。顯然,自然界存在的自發(fā)功能自組裝實例是體外自組裝設計最好的模板。受核酸與蛋白組裝成核蛋白、病毒、核小體等天然存在的自組裝實例的啟發(fā),本論文中利用DNA-多肽共聚序列自組裝得到了一系列不同形貌的復合納米材料。DNA-多肽納米復合體系的可控構筑,不僅將實現生物學上兩種基本組裝模式的有效結合,以提供愈加復雜的生物結構模板,還有助于體內生物大分子相互作用的深入理解,對仿生器件制造和生物醫(yī)學應用具有一定意義。論文主要研究結果如下:1.DNA-類膠原多肽(DNA-CLP)共聚序列在不同條件下組裝成不同形貌的納米結構。(1)通過Cu~+催化的疊氮-炔基環(huán)加成(CuAAC)點擊化學(click chemistry)合成DNA-CLP共聚序列。該反應利用三(3-羥基丙基三唑基甲基)胺(THPTA)作為Cu~+配體在中性pH的PB緩沖液中高效進行,目標產物由15%尿素變性的聚丙烯酰氨凝膠電泳(PAGE)分離純化。(2)兩組分已形成三聚體的DNA-CLP共聚物在4°C自組裝,形成直徑約為25 nm的納米粒子。并且,該納米粒子自組裝與共聚物濃度密切相關。(3)兩組分DNA-CLP共聚物退火后自組裝形成了長度達數微米的納米線,該納米線寬度約為22 nm,高度約為9 nm。透射電子顯微鏡(TEM)表征顯示,該納米線的形成受組裝時間的影響。2.含有DNA-TTR14共聚序列的DNA納米管與淀粉樣多肽TTR14共組裝,形成復合納米材料。(1)基于小環(huán)DNA,設計了不同組裝策略的DNA納米管。原子力顯微鏡(AFM)表征結果顯示DNA納米管組裝效率高,尺寸均一,分散均勻,實際測得直徑與設計的理論值一致。(2)利用Fmoc固相合成法合成淀粉樣多肽TTR14,該肽可組裝成寬度15 nm,高度4 nm的淀粉樣纖維。組裝結果表明,對淀粉樣肽TTR105-115序列兩端修飾,不影響其組裝成淀粉樣纖維的能力。(3)同樣利用click反應合成DNA-TTR14共聚物,含有該共聚物的DNA納米管與淀粉樣肽TTR14共組裝,形成了同時包含DNA納米管與淀粉樣纖維的雜合納米材料。
【學位單位】：江南大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TQ317;O641.3
【部分圖文】：

江南大學碩士學位論文雙鏈 DNA 具有持久剛性的長度約為 50 nm，而單鏈 DNA 具有了設計上的柔韌性。這種剛性與柔韌性相結合的結構特征使其納米材料的構建上有著得天獨厚的優(yōu)異性能。另一方面，不論修飾的 DNA，都可以在實驗室中經自動化的 DNA 合成儀快速類型的納米結構構建途徑：“自上而下”構建系統(tǒng)是對少量原子操作的一種模式，而在“自下而上”結構中，許多分子根據分驟自組裝。作為一種基于化學的裝配系統(tǒng)，DNA 已成為自下者。

著不斷地深入研究，開始出現更多更加快速方便的設計方法，從而加快米技術的進步。2006 年 Rothemund 的論文引發(fā)了結構 DNA 納米技術的時開啟了 DNA 折紙結構的時代[10]。Rothemund 的折紙方法是借助一組 寡核苷酸鏈將約 7 千個堿基的單鏈支架 DNA 固定在適當的位置，將支所需尺寸（大約 100nm）的二維結構。Rothemund 利用來自 M13mp18 噬狀基因組 DNA 作為支架，設計和構建了星形，笑臉、以及三角形等二維結）。從此，M13mp18 DNA 鏈因具有良好的折疊性能而一直是 DNA 折紙中鏈。目前，越來越多的研究小組正在利用 DNA 分子的序列特異性和優(yōu)異設計并制造了許多具有多種功能的 DNA 裝置，如鑷子，齒輪，起重機等 DNA 納米結構轉換為動態(tài)納米結構[11]。DNA 行走裝置是 DNA 納米結構態(tài)裝置。它們具有強大的能力，可以驅動設計的模塊在預設的軌道上行走圖 1-2 基于固定連接點、粘性末端和 DNA 瓦片的納米結構設計Fig. 1-2 Nanostructures design based on junctions, sticky ends and DNA tiles：最早使用四條單鏈 DNA 構建具有固定分支網狀結構的實例[5]；(b)：第一個被構建(c)：DNA 瓦片組建大型二維 DNA 陣列[7]；(d)：DNA 三重瓦片結構構建的 DNA 納

設計和構建了星形，笑臉、以及三角形等二維結構（圖1-3 (a)）。從此，M13mp18 DNA 鏈因具有良好的折疊性能而一直是 DNA 折紙中最常用的支架鏈。目前，越來越多的研究小組正在利用 DNA 分子的序列特異性和優(yōu)異的可編程性，設計并制造了許多具有多種功能的 DNA 裝置，如鑷子，齒輪，起重機等，成功將靜態(tài) DNA 納米結構轉換為動態(tài)納米結構[11]。DNA 行走裝置是 DNA 納米結構中最復雜的動態(tài)裝置。它們具有強大的能力，可以驅動設計的模塊在預設的軌道上行走，行走過程通常需要通過鏈雜交[12-14]、酶促反應和環(huán)境刺激的組合來實現，通常是通過將化學能轉變?yōu)闄C械能來達到行走的目的。圖 1-3 (b)中是由 Exo III 驅動在 SNA 表面上移動的DNA 行走裝置的示意圖。目前，越來越多的研究小組正在利用核酸的可編程自組裝特性來創(chuàng)造合理設計的納米形狀和納米機器，用于許多不同的用途。圖 1-2 基于固定連接點、粘性末端和 DNA 瓦片的納米結構設計Fig. 1-2 Nanostructures design based on junctions
【相似文獻】

相關期刊論文 前9條

1 陳立杰;陳通政;劉穎;王勇;;貴州茶樹藻斑病病原形態(tài)及DNA測序鑒定[J];種子;2019年09期

2 王天帥;喻俊杰;張艷;曾金金;崔景新;;含DNA嵌入基團的抗腫瘤鉑類配合物研究進展[J];中國藥科大學學報;2019年05期

3 瞿敏;;無創(chuàng)DNA檢測在唐氏綜合征產前篩查中的作用[J];實用婦科內分泌電子雜志;2019年21期

4 劉濤;;關于幾種植物材料DNA含量差異性的研究[J];中學生物學;2019年03期

5 陳從周;;DNA折紙術——全編程的信息工具[J];廣州大學學報(自然科學版);2019年01期

6 Jiaojiao Zhang;Feng Li;Dayong Yang;;DNA: From Carrier of Genetic Information to Polymeric Materials[J];Transactions of Tianjin University;2019年04期

7 趙海燕;石曉龍;;DNA Tile 計算簡述[J];廣州大學學報(自然科學版);2019年02期

8 李文送;;DNA甲基化及其生物學功能[J];生物學教學;2014年09期

9 劉慶華;茹慧香;;“DNA是主要的遺傳物質”教學設計[J];中學生物教學;2016年07期

相關博士學位論文 前10條

1 李錦;基于螺吡喃分子開關的G—四鏈體DNA熒光探針的構建與應用研究[D];西北大學;2019年

2 于秋彥;DNA誘導的納米粒子自組裝的分子動力學模擬及嵌段共聚物的自洽場理論模擬研究[D];南京大學;2019年

3 鄭濤;DNA磷硫酰化修飾蛋白DndEi的功能和磷硫�；�修飾頻率的研究[D];上海交通大學;2017年

4 李洋;利用表面增強拉曼光譜檢測無標記DNA分子結構[D];吉林大學;2019年

5 王羚瑤;HeLa細胞核抽出物中一種新的具有H2A.Z置換活性組分的純化和鑒定[D];吉林大學;2019年

6 王路;利用DNA條形碼與形態(tài)相結合的方法對亞歷山大塔瑪復合種和夜光藻的內共生綠藻進行系統(tǒng)分類學研究[D];廈門大學;2017年

7 鄭心如;DNA雙鏈斷裂修復調控蛋白篩選及調控機制研究[D];廈門大學;2017年

8 王琳;鐮孢菌DNA條形碼及多樣性研究[D];山西農業(yè)大學;2017年

9 王倩倩;雙加氧酶Tet對DNA甲基化修飾的影響及相關調控機制研究[D];中國農業(yè)大學;2018年

10 王丹;DNA損傷應答中長非編碼RNA LRIK、ncRNA0301及蛋白質XPF的功能研究[D];湖南大學;2018年

相關碩士學位論文 前10條

1 張紅超;基于雙鍵旋轉受阻AIE機理的順式四苯乙烯大環(huán)雙季銨鹽合成及DNA高靈敏度檢測研究[D];華中科技大學;2019年

2 王曉輝;DNA折紙結構表面聚合物膜的制備及表征[D];華中科技大學;2019年

3 嚴靜怡;基于局域DNA級聯反應的高靈敏蛋白質檢測[D];東南大學;2019年

4 金明霞;基于產品DNA的亞特重工洗掃車造型設計研究[D];燕山大學;2019年

5 鄧燕;基于三維多孔材料及四面體DNA納米材料的電化學生物傳感器的構建[D];云南師范大學;2019年

6 陳磊;兩類有限集上的DNA碼[D];合肥工業(yè)大學;2019年

7 馬亞云;聚AT堿基雙鏈DNA增強組蛋白抗菌活性的研究[D];陜西師范大學;2019年

8 彭非;納米粒子信號放大技術在癌細胞DNA檢測中的應用[D];長春理工大學;2019年

9 何珊珊;用單價STV制備單分子蛋白質-DNA復合物的研究[D];上海交通大學;2017年

10 左李美;基于納米Fe_3O_4磁性材料構建的DNA電化學傳感器及其應用[D];云南大學;2018年

本文編號：2853744