CN105353020A - 修饰dna与石墨烯相结合的方法 - Google Patents

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Abstract

修饰DNA与石墨烯相结合的方法，将修饰DNA与石墨烯量子点通过沟槽结合的新方法，属于生物领域。其特征在于，利用GQDs的碳六圆环与DNA中碱基结构具有的相似性，将设计的双链DNA中缺失一个碱基，使GQDs插入双链DNA中，替代了缺失的碱基，从而产生DNA-abase-GQDs的复合结构。本发明产生的DNA-abase-GQDs复合结构与DNA-NH2-GQDs复合结构及DNA-WM-GQDs复合结构相比，其具有良好的区分性，能够有效的用于研究DNA与石墨烯量子点或其他类似物质的相互作用。而且该生物纳米材料的合成方法也具有制作流程简单，制作成本低，便于研究及实际中的使用。

Description

修饰DNA与石墨烯相结合的方法
技术领域
本发明涉及一种将修饰DNA与石墨烯量子点通过沟槽结合的新方法，属于生物领域。
背景技术
石墨烯作为一种由碳原子以sp2杂化轨道组成的六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜的单层片状结构的新型材料，由于其本身具有的独特的理化性质，自发现以来一直是人们研究的热点。近年来，随着对石墨烯结构及其性质的深入研究，也涌现出很多种石墨烯复合结构，如氧化钛/氧化石墨烯复合结构、四氧化三铁磁性纳米粒子/氧化石墨烯复合材料，二氧化硅/氧化石墨烯复合结构等，但是使用的与石墨烯结合的物质仍以无机材料为主，对于利用石墨烯量子点(GQDs)与DNA相互结合的方法一直未见报道。本发明主要是利用GQDs的碳六圆环结构与DNA中碱基的结构具有的相似性，将设计的双链DNA中缺失一个碱基，使GQDs嵌入双链DNA中，替代了缺失的碱基，从而产生DNA-abase-GQDs的复合结构。
发明内容
本发明旨在设计一种将修饰DNA与石墨烯量子点通过沟槽结合的新方法。
修饰DNA与石墨烯相结合的方法，其特征在于，步骤如下：
1)、EDC溶液的配制：将乙基-(3-二甲基丙基)碳二亚胺盐酸盐粉末溶于二次水中，用二次水稀释得0.1mol/LEDC溶液；
2)、NHS溶液的配制：将N-羟基琥珀酰亚胺粉末溶于二次水中，用二次水稀释得0.1mol/LNHS溶液；
3)、PBS的配制：取0.2328g十二水合磷酸氢二钠，0.0897g二水合磷酸二氢钠，0.58g氯化钠于250ml容量瓶中，用二次水稀释得5mMPBS缓冲溶液；
4)、双链DNA溶液的配置：首先将6条不同序列的单链DNA粉末在离心机中于6000rpm下离心5min，其中ssDNA-2在5’端由氨基修饰，再用5mMPBS分别稀释得到50mMssDNA溶液，将互补的ssDNA溶液等体积混合并同氮气除氧，之后将混合好的溶液于90度下水浴加热5min，最后冷却至室温生成三种不同结构的双链DNA溶液，其中ssDNA-1、ssDNA-2、ssDNA-3合成的dsDNA-NH2，ssDNA-1、ssDNA-4、ssDNA-5合成dsDNA-abase，ssDNA-1、ssDNA-6合成dsDNA-WM，其中dsDNA-NH2为60bp的第26个碱基对上修饰了NH2的双链DNA，dsDNA-abase为60bp的第26个碱基对上缺失了一个碱基的双链DNA，dsDNA-WM为60bp的完全互补的双链DNA；
5)、石墨烯量子点ester溶液的配置：将100μl1mg/ml的粒径小于10nm的石墨烯量子点原液中加入10μlEDC和5μlNHS，并将混合溶液于室温下放置1h，使石墨烯量子点表面的羧基充分活化；
6)、取10μl已处理完毕的石墨烯量子点加到200μldsDNA-NH2溶液中，并于摇床在37度的条件下以300rpm的速度震荡2小时，此时形成dsDNA-NH2-GQDs复合物；
7)、取10μl1mg/ml的石墨烯量子点原液加到200μldsDNA-abase溶液中，并于摇床在37度的条件下以300rpm的速度震荡2小时，此时形成dsDNA-abase-GQDs复合物；
8)、取10μl1mg/ml的石墨烯量子点原液加到200μldsDNA-WM溶液中，并于摇床在37度的条件下以300rpm的速度震荡2小时，此时形成dsDNA-WM-GQDs复合物。
本设计的技术方案其特征在于，利用GQDs的碳六圆环结构与DNA中碱基的结构具有的相似性，将设计的双链DNA中缺失一个碱基，使GQDs插入双链DNA中，替代了缺失的碱基，从而产生DNA-abase-GQDs的复合结构。
本发明的优点在于，产生的DNA-abase-GQDs复合结构与DNA-NH2-GQDs复合结构及DNA-WM-GQDs复合结构相比，其具有良好的区分性，能够有效的用于研究DNA与石墨烯量子点或其他类似物质的相互作用。而且该生物纳米材料的合成方法也具有制作流程简单，制作成本低，便于研究及实际中的使用。
附图说明
图1为实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5和实施例6所制备DNA与GQDs复合结构的丙烯酰胺凝胶电泳图；
条带a对应实施例2、条带b对应实施例1、条带c对应实施例4、条带d对应实施例3、条带e对应实施例6、条带f对应实施例5；
图2为实施例1所制备的dsDNA-NH2-GQDs复合物的结构图；
图3为实施例3所制备的dsDNA-abase-GQDs复合物的结构图；
图4为实施例5所制备的dsDNA-WM-GQDs复合物的结构图；
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。
实施例1：
1)、EDC溶液的配制：将乙基-(3-二甲基丙基)碳二亚胺盐酸盐粉末溶于二次水中，用二次水稀释得0.1mol/LEDC溶液；
2)、NHS溶液的配制：将N-羟基琥珀酰亚胺粉末溶于二次水中，用二次水稀释得0.1mol/LNHS溶液；
3)、PBS的配制：取0.2328g十二水合磷酸氢二钠，0.0897g二水合磷酸二氢钠，0.58g氯化钠于250ml容量瓶中，用二次水稀释得5mMPBS缓冲溶液；
4)5*TBE储备液的配置：取54gTris碱，27.5g硼酸，20ml0.5mol/LEDTA(pH8.0)于1L容量瓶中用二次水稀释得5*TBE储备液；
5)10％APS的配置：取0.1g的过硫酸铵，用二次水稀释到1ml，得到10％APS；
6)：丙烯酰胺凝胶的配置：取16.7ml30％的丙烯酰胺溶液，3.2ml二次水，5.0ml5*TBE缓冲溶液，混合搅拌均匀，然后依次滴加16ul的TEMED和180ul10％APS，将混合液倒入制胶器中，30min后溶液凝固形成丙烯酰胺凝胶；
7)、双链DNA溶液的配置：首先将6条不同序列的单链DNA粉末在离心机中于6000rpm下离心5min，其中ssDNA-2在5’端由氨基修饰，再用5mMPBS分别稀释得到50mMssDNA溶液，将互补的ssDNA溶液等体积混合并同氮气除氧，之后将混合好的溶液于90度下水浴加热5min，最后冷却至室温生成三种不同结构的双链DNA溶液，其中ssDNA-1、ssDNA-2、ssDNA-3合成的dsDNA-NH2，ssDNA-1、ssDNA-4、ssDNA-5合成dsDNA-abase，ssDNA-1、ssDNA-6合成dsDNA-WM，其中dsDNA-NH2为60bp的第26个碱基对上修饰了NH2的双链DNA，其DNA序列见表1中序列dsDNA-NH2，dsDNA-abase为60bp的第26个碱基对上缺失了一个碱基的双链DNA，其DNA序列见表1中序列dsDNA-abase，dsDNA-WM为60bp的完全互补的双链DNA，其DNA序列见表1中序列dsDNA-WM；
8)、石墨烯量子点ester溶液的配置：将100ul1mg/ml的粒径小于10nm的石墨烯量子点原液中加入10ulEDC和5ulNHS，并将混合溶液于室温下放置1h，使石墨烯量子点表面的羧基充分活化；
9)、取10ul已处理完毕的石墨烯量子点加到200uldsDNA-NH2溶液中，并于摇床在37度的条件下以300rpm的速度震荡2小时，此时形成dsDNA-NH2-GQDs复合物；
10)、将dsDNA-NH2-GQDs复合物放入丙烯酰胺凝胶的点样孔中，于110V的条件下跑胶3h。所得的电泳条带见图1中条带b。
实施例2：
步骤1)到7)同实施例1。
8)、将dsDNA-NH2放入丙烯酰胺凝胶的点样孔中，于110V的条件下跑胶3h。所得的电泳条带见图1中条带a。
实施例3：
步骤1)到7)同实施例1。
8)、取10ul的石墨烯量子点加到200uldsDNA-abase溶液中，并于摇床在37度的条件下以300rpm的速度震荡2小时，此时形成dsDNA-abase-GQDs复合物；
9)、将dsDNA-abase-GQDs复合物放入丙烯酰胺凝胶的点样孔中，于110V的条件下跑胶3h。所得的电泳条带见图1中条带d。
实施例4：
步骤1)到7)同实施例1。
8)、将dsDNA-abase放入丙烯酰胺凝胶的点样孔中，于110V的条件下跑胶3h。所得的电泳条带见图1中条带c。
实施例5：
步骤1)到7)同实施例1。
8)、取10ul的石墨烯量子点加到200uldsDNA-WM溶液中，并于摇床在37度的条件下以300rpm的速度震荡2小时，此时形成dsDNA-WM-GQDs复合物；
9)、将dsDNA-WM-GQDs复合物放入丙烯酰胺凝胶的点样孔中，于110V的条件下跑胶3h。所得的电泳条带见图1中条带f。
实施例6：
步骤1)到7)同实施例1。
9)、将dsDNA-WM放入丙烯酰胺凝胶的点样孔中，于110V的条件下跑胶3h。所得的电泳条带见图1中条带e。
表1为实施例1所制备的dsDNA-NH2、dsDNA-abase、dsDNA-WM三种不同修饰状态的双链DNA的序列结构。

Claims (1)

1.修饰DNA与石墨烯相结合的方法，其特征在于，步骤如下：
1)、EDC溶液的配制：将乙基-(3-二甲基丙基)碳二亚胺盐酸盐粉末溶于二次水中，用二次水稀释得0.1mol/LEDC溶液；
2)、NHS溶液的配制：将N-羟基琥珀酰亚胺粉末溶于二次水中，用二次水稀释得0.1mol/LNHS溶液；
3)、PBS的配制：取0.2328g十二水合磷酸氢二钠，0.0897g二水合磷酸二氢钠，0.58g氯化钠于250ml容量瓶中，用二次水稀释得5mMPBS缓冲溶液；
4)、双链DNA溶液的配置：首先将6条不同序列的单链DNA粉末在离心机中于6000rpm下离心5min，其中ssDNA-2在5’端由氨基修饰，再用5mMPBS分别稀释得到50mMssDNA溶液，将互补的ssDNA溶液等体积混合并同氮气除氧，之后将混合好的溶液于90度下水浴加热5min，最后冷却至室温生成三种不同结构的双链DNA溶液，其中ssDNA-1、ssDNA-2、ssDNA-3合成的dsDNA-NH2，ssDNA-1、ssDNA-4、ssDNA-5合成dsDNA-abase，ssDNA-1、ssDNA-6合成dsDNA-WM，其中dsDNA-NH2为60bp的第26个碱基对上修饰了NH2的双链DNA，dsDNA-abase为60bp的第26个碱基对上缺失了一个碱基的双链DNA，dsDNA-WM为60bp的完全互补的双链DNA；
5)、石墨烯量子点ester溶液的配置：将100μl1mg/ml的粒径小于10nm的石墨烯量子点原液中加入10μlEDC和5μlNHS，并将混合溶液于室温下放置1h，使石墨烯量子点表面的羧基充分活化；
6)、取10μl1mg/ml的石墨烯量子点原液加到200μldsDNA-abase溶液中，并于摇床在37度的条件下以300rpm的速度震荡2小时，此时形成dsDNA-abase-GQDs复合物。
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