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【科研动态】生命学院罗亮教授、孟凡玲副教授课题组在DNA检测中取得新进展

时间:2019-12-11     浏览次数:

 (通讯员 高玉婷)11月13日,《美国化学会志》(Journal of the American Chemical Society)在线发表了华中科技大学生命学院罗亮教授、孟凡玲副教授课题组与香港科技大学唐本忠院士团队合作在DNA检测中取得的最新进展“Dual-Color Emissive AIEgen for Specific and Label-Free Double-Stranded DNA Recognition and Single Nucleotide Polymorphisms Detection”。

  DNA,也就是脱氧核糖核酸,一般是由两条脱氧核苷酸链反向平行盘绕所形成的双螺旋结构,它携带着生物体的遗传信息。近几十年来,DNA分析在遗传病、临床诊断和新兴的DNA纳米技术中有着很重要的意义,因此,科学家们在DNA的分析和检测方面进行了大量的研究工作。

  单核苷酸多态性(SNPs)是生物体中最常见的序列变异形式,是由DNA中的单个碱基对突变引起的。SNPs的准确检测可以帮助区分不同个体之间或者与突变体之间的基因差别,为特定疾病的遗传信息提供临床诊断依据。目前,大部分的DNA检测和SNPs诊断方法都由一个DNA杂交的检测手段和一个信号传导部分组成,比如常见的Molecular beacon。然而,这种杂交检测手段不仅受限于对探针ssDNA(单链DNA)的复杂修饰,而且由于探针ssDNA与待测ssDNA可能存在的不完全杂交,因此,信噪比较低,准确性有限。另外,绝大部分DNA以双螺旋的形式(dsDNA)存在于生物体中,而不是ssDNA。因此,对dsDNA的直接检测将使DNA的分析过程变得更加简单、快速和方便。

  针对上述问题,华中科技大学罗亮教授、孟凡玲副教授团队与香港科技大学唐本忠院士团队合作,报道了一种双荧光发射的AIE分子TPBT,它与蛋白、单链DNA及聚阴离子结合时,发出640nm红色荧光,当其与双链DNA结合时,会出现一个新的537nm左右的绿色荧光峰。通过一系列机理研究,作者发现TPBT的540nm的绿色荧光峰与DNA的双螺旋结构密切相关,鉴于此,可以用它的这一特殊双发射荧光性质来直接检测双链DNA的单核苷酸碱基突变以及DNA的光损伤情况。这一发现为无标记的SNPs检测和DNA损伤检测提供了一种新的快速、简单的方法,并在基因突变的高通量筛查,尤其是对一些未知突变位点的基因变异筛查中表现出了很大的应用前景。


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图1 TPBT的分子结构及SNPs检测原理


  华中科技大学博士后高玉婷和硕士生何珍艳为论文共同第一作者,华中科技大学罗亮教授、孟凡玲副教授和香港科技大学唐本忠院士为论文共同通讯作者。亚搏体育客户端官网app为第一通讯单位。该工作得到了科技部、国家自然科学基金委、中国博士后科学基金和华中科技大学启动资金的资助,华中科技大学杨祥良教授、翁俊副教授、苏莉教授也参与了此工作。

  论文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b09239