[发明专利]一种检测DNA的i-motif构象的光学方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物技术领域，特别是涉及一种检测DNA的四链i-motif构象的光学方法。

背景技术

DNA分子的结构在不同的条件下具有不同的折叠方式。DNA分子结构的多样性对人类认识和理解各种生命现象具有关键的作用。因此，研究DNA的结构转变在生物学中具有重要的意义。

富含胞嘧啶(cytosine，C)的寡脱氧核苷酸可以在pH≤6.5的酸性条件下形成一种稳定的non-B-DNA结构，称为“i-motif”结构。这种结构与B-DNA相似但又有所不同，它是由等价的四条链形成的四聚物，两条反向平行的双链之间插入了半质子化的C-C⁺碱基对，从而以拉链的形式结合在一起，最近的碱基对之间的距离仅为3.1，比B-DNA(3.4)结构中的距离要小(K.A.Hartman，A.Rich，The Tautomeric Form of Helical Polyribocytidylic Acid.J.Am.Chem.Soc.1965，87，2033)。i-motif结构的分子构件是半质子化的C-C⁺碱基对。C-C⁺碱基对的形成最早是由Marsh等(R.E.Marsh，R.Bierstedt，E.L.Eichhorn，The crystal structure of cytosine-5-acetic acid.Acta Crystallogr.1962，15，310)于40多年前在乙酰胞嘧啶晶体中发现的，后来在聚脱氧核糖核苷酸和核糖核苷酸中也相继发现。对晶体常数的检测结果表明，d(CCCT)，d(CCCC)和d(TCCCCC)的寡聚脱氧核苷酸都能形成这种结构。

这种富C的可以形成i-motif结构的DNA序列在人类基因组中十分常见。例如在人类端粒DNA、骨髓基因、眼癌基因和人胰腺癌相关基因c-ki-ras的调节区中都含有富C的DNA序列。普遍认为，富C和富G的DNA参与重要的生物反应，与疾病的产生有着密切的关系。例如，人类端粒DNA形成四链结构可以阻止癌细胞端粒酶活性，破坏以RNA序列为模板合成端粒DNA，进而抑制癌细胞的无限增殖。又如，眼癌基因(retinoblastoma，Rb)编码一种核磷蛋白质，这种蛋白质可以作为肿瘤抑制因子。因而研究富含C序列的结构转变具有疾病诊断、新药研制方面具有重要的科学意义。

大部分端粒DNA以双链形式存在，除了3’端的一段富含G的序列以单链的形式存在以外。无论是单链状态还是与其互补链形成了双链，富C序列的结构都会随着环境的变化在i-motif结构和单链或双链结构之间转变。研究发现，影响结构转变的因素很多，包括阳离子的种类、浓度、pH、温度、表面活性剂、其它分子的折叠情况，以及光照射、电驱动等。检测这种转变的传统方法包括圆二色谱、核磁共振、紫外—可见吸收、荧光共振能量转移、拉曼光谱和电子能谱仪(W.Shu，D.Liu，M.Watari，C.K.Riener，T.Strunz，M.E.Welland，S.Balasubramanian，R.A.McKendry，J.Am.Chem.Soc.2005，127，17054；C.H.Kang，I.Berger，C.Lockshin，R.Radliff，R.Moyzis，A.Rich，Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.1994，91，11636；L.Chen，L.Cai，X.H.Zhang，A.Rich，Biochemistry 1994，33，13540；K.Gehring，J.L.Leroy，M.Gue′ron，Nature 1993，363，561)等。然而这些检测方法都需要大型的仪器，而且所需时间较长。一些新的简便的方法也正在不断研究中，最近，Liu等(J.Sharma，R.Chhabra，H.Yan，Y.Liu，pH-driven conformaional switch of″i-motif′DNA for thereversible assembly of gold nanoparticles.Chem.Commun.2007，477)报道了基于纳米金组装的比色法对i-motif结构转变的检测。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服目前方法的不足，提供一种检测DNA四链i-motif构象的光学方法，该方法不需大型仪器，方法简单，检测快速。