摘  要：本论文基于金纳米粒子具有独特的电化学性质和良好的化学稳定性，可以修饰电极，增强电极的导电性，所以利用其可以吸附在DNA上的特点，探究蛋白质对三螺旋DNA稳定性的影响。本文首先利用动态光散射测定了负电性GNPs的粒径与电位，选出电位与粒径合适的金纳米粒子样品。将金纳米粒子与三螺旋DNA置于同一离心管，之后对单独的金纳米粒子与样品测试紫外吸光度，根据紫外吸光度可以得出判断金纳米粒子对三螺旋DNA有着不错的吸附能力。在三螺旋DNA有金纳米粒子吸附且可以较为稳定存在的条件下，加入蛋白质、氯化钠（牛血清蛋白、癌胚抗原）之后对样品进行颜色观察和进行紫外吸光度检测。可以根据紫外吸光度最大吸收波长位置和峰值的大小还有（金纳米粒子）颜色的变化来判断蛋白质与三螺旋DNA的相互作用。

该论文有图6幅，表1个，参考文献15篇。

关键词：三螺旋DNA 相互作用 蛋白质 负电性金纳米粒子

Study on the Interaction between Protein and Triple-helix DNA

Abstract：This paper is based on the unique electrochemical properties and good chemical stability of gold nanoparticles. Gold nanoparticles can modify the electrode and enhance the conductivity of the electrode, so the use of its ability to adsorb on DNA, to explore the protein on the stability of the three spiral DNA. In this paper, the particle size and potential of negatively charged GNPs were measured by dynamic light scattering, and the samples of gold nanoparticles with appropriate potential and particle size were selected. The gold nanoparticles and the triple helix DNA were placed in the same centrifuge tube, and then the samples were mixed with the gold nanoparticles and the gold nanoparticles and the DNA respectively to measure the UV absorbance. According to the UV absorbance can be concluded that the gold nanoparticles on the triple helix DNA has a good adsorption capacity. In the Triple- helix DNA gold nanoparticles adsorption and can be more stable conditions, the addition of protein, sodium chloride after the sample color observation and UV absorbance detection. The interaction between protein and triple helix DNA can be judged by the change of the maximum absorption wavelength position and the peak size of the ultraviolet absorbance and the change of the color of the gold nanoparticles.

Key Words: triple-helix DNA  protein  negative gold nanoparticles  ssDNA  

目 录

摘  要 I

Abstract II

目 录 III

图清单 IV

表清单 IV

变量注释表 IV

1 绪论 1

2 材料与方法 2

2.1 实验仪器 2

2.2 实验试剂 2

2.3 实验方法 3

3 结果与分析 4

3.1 负电性的金纳米电位及粒径 4

3.2 三螺旋DNA在缓冲液中稳定性 5

3.3 负电性金纳米粒子在三螺旋DNA表面吸附能力以及三螺旋DNA与不同蛋白质相互作用 7

4 结论 8

致谢 10

图清单

图序号 图名称 页码

图3-1 图3-1 负电性GNPs电位图 5

图3-2 负电性GNPs粒径图 5

图3-3 金纳米粒子与加入三螺旋DNA的金纳米粒子 6

图3-4 金纳米粒子与金纳米粒子加入三螺旋DNA后的紫外吸收图 6

图3-5 加入蛋白质的三螺旋DNA与金纳米粒子颜色图 7

图3-6 加入蛋白质的三螺旋DNA与金纳米粒子的紫外吸收图 7

表清单

表序号 表名称 页码

表2-1 DNA序列的设计 2

变量注释表

D 扩散速度

k 波尔兹曼常数

T 绝对温度

h 粘度

DH 流体力学直径

1 绪论

三螺旋DNA的结构与T-DNA（Transfer DNA）相同，是一种由三股ssDNA组成的具有特殊结构的DNA。我们都知道T-DNA是Ti质粒上的片段，可以非常容易的将基因整合到Ti质粒，再通过农杆菌转移到宿主细胞内，从而产生遗传作用。三螺旋DNA的形成可直接用于基因转录、复制、定点切割、重组和抑制基因的表达，例如：在寡聚脱氧核糖核苷酸的末端连接上DNA切割试剂可以对双螺旋DNA进行定点切割；艾滋病基因中含有可形成三螺旋DNA的同聚嘌呤序列，加入互补性双链DNA后形成三螺旋DNA可以抑制基因的表达，类似的研究为从基因水平上治疗遗传性疾病提供新的方向。因此，三螺旋DNA的稳定性研究在疾病的诊断和治疗方面具有极为重要的应用价值。基于三螺旋DNA有助于揭示某些基因疾病的形成机理，早期就有关于检测和研究三螺旋DNA的文献报道 [1-3]。然而，三螺旋DNA稳定性差的缺点限制着它在分析方面的应用，尤其是平行三螺旋DNA中C+×G·C三碱基体的形成需要C碱基质子化，对溶液的pH环境高度敏感。因此，科学家们在如何增强三螺旋DNA稳定性方面开展了大量的工作。目前，增强三螺旋DNA稳定性的方法主要有采取碱基修饰或引入新的碱基 [4]、主链修饰如肽核酸(PNA) [5]和锁核酸(LNA) [6,7]的引入、加入分子嵌入试剂 [8-10]、利用对三螺旋DNA有特异识别功能的分子(新霉素) [11]和离子(Ag+) [12]等。在三螺旋DNA稳定性得以提高的前提下，其在生物传感器制备中的应用逐渐增多，例如：Wang等通过在石墨烯模板上形成平行三螺旋建立了DNA的电化学分析方法 [13]；Cao等利用三螺旋DNA的形成实现了腺苷的电化学发光检测 [14]；Li等将三螺旋与金纳米（gold nanoparticals）粒子结合电化学检测核转录因子 [15]。目前为止，虽然三螺旋DNA方面的研究已有很多，依然有很多有意义的课题值得进一步去探索，如三螺旋DNA在缓冲溶液中稳定性以及负电性金纳米粒子在三螺旋DNA表面吸附能力探究，基于三螺旋DNA高灵敏的基因、重金属及其它生物分子的新型检测方法的建立。由于金纳米粒子具有独特的电化学性质和良好的化学稳定性，可以修饰电极，增强电极的导电性，所以选用其作为本实验的电子生物传感器。我们可以通过frens法（化学法）制得金纳米粒子，通过控制柠檬酸钠和氯金酸的比例，我们可以制得不同大小粒径的金纳米粒子。本论文正是基于此原理来探究三螺旋DNA在缓冲液中的稳定性以及负电性金纳米粒子在三螺旋DNA表面吸附能力以及三螺旋DNA与不同蛋白质相互作用的探究。首先检测三螺旋DNA在柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液中的稳定性，再制得酒红色的稳定的负电性金纳米粒子，将制得的三螺旋DNA与金纳米粒子稳定结合，通过化学检测其性质。最后，将三螺旋DNA还未形成时，还是ssDNA时先加入蛋白质溶液，再加入第三条DNA链，再加入负电性金纳米粒子，考察不同蛋白质对三螺旋DNA稳定性影响。