CN1986831A - Dna组装制备微阵列的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种DNA组装制备微阵列的方法，步骤为：(1)将DNA序列溶解于纯水，并与低分子醇或酮混合，加入含Li+或含NH4 +或含Na+或含K+的水溶液；(2)升温至80－95℃，冷却至20－30℃，在2－25℃孵育10－24小时；(3)将云母基底浸于步骤(2)制得的溶液中10－50分钟，取出，干燥，即制得一种DNA组装制备微阵列，本发明制备方法简单，通过DNA序列和溶液金属粒子的选择，可以调节DNA组装微阵列的分支结构，本发明所生产的DNA组将制备微阵列能有效促进DNA分子器件、DNA电路、微通道制造等领域的发展，并且可以作为新型规整模板，引导功能器件或材料的制备。
Description
技术领域
本发明属于用化学自组装方法制造功能器件的技术领域，特别是涉及一种DNA组装制备微阵列的方法。
背景技术
脱氧核酸(DNA)的独特分子识别与组装特性已引起了广泛注意。DNA的存在形式并不限于双螺旋结构(DNA双螺旋结构直径为2nm，螺距为3.4nm)，某些DNA序列还能够形成三链(Triplex)、四链(Quadruplex)或Holliday十字形等特异结构。通过DNA之间或DNA与其它构筑单元之间的协同相互作用，结合分子识别与自组装特性，丰富了以DNA分子构建纳米器件的方式与范围。
富含鸟嘌呤(G)的DNA在特定的离子强度和pH值条件下，通过单链间或单链内对应的G碱基之间形成Hoogsteen配对，使四条或四段富G的单链DNA旋聚成一段四链体结构，称为DNA的G-四链体(G-quadruplex)。G-四链体的主要构成单元是同一平面内4个G碱基形成的G-平面(G-quartet)，G-平面之间有π电子相互作用，可使得G-四链体稳定化并可能自组装[Tomas Simonsson.G-quadruplex DNA structures-variations on a theme.Biol.Chem.382(2001)621]。
Marsh等人由G-平面通过л-л堆积而组装成G导线(G-wires)，在AFM下观察其长度为10nm-1μm[TC Marsh，J Vesenka and E Henderson(1995)A new DNA nanostructure，theG-wire，imaged by scanning probe microscopy Nucleic Acids Research，23(4)，696]。Kotlyar等人研究了具有几千个碱基的多聚鸟嘌呤DNA序列，表明它能够组装形成长度为10nm-1μm的G-wire结构[Alexander B.Kotlyar，Natalia Borovok，Tatiana Molotsky，Hezy Cohen，ErrezShapir，Danny Porath.Long，Monomolecular Guanine-Based Nanowires.Adv.Mater.2005.17.1901]。
Ekaterina Protozanova和Karen Poon等人研究了富含鸟嘌呤的DNA组装成的Frayedwires结构[1)Ekaterina P，Robert B.M Jr.Analysis of the electrophoretic migration of DNAfrayed wires.Biophys.Chem.75(1998)249；2)Karen Poon，Robert B.Macgregor Jr.U.Formation and structural determinants of multi-stranded guanine-rich DNA complexes.Biophys.Chem.84(2000)205]，他们选取的DNA序列是(T15Gn)，n＝4-15，实验发现当相邻的鸟嘌呤含量较少(n＝5-8)时，主要形成G-四链体结构；当相邻鸟嘌呤数目较多时，主要形成分枝形导线状结构(Frayed wires)，这种分枝形导线状结构的长度可达到1μm左右。
然而，关于富含鸟嘌呤的DNA的组装仍存在问题：无论是文献中的G-wire还是Frayed-wire组装体，尺寸约在10nm-1-1μm，难以调控形成大尺度的有序组装，很难形成结构规则的微阵列。而结构规则的微阵列在DNA分子器件、DNA电路、微通道制造等领域有迫切需求，并且可以作为新型规整模板，引导功能器件或材料的制备。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供了一种利用DNA分子中碱基的分子间弱相互作用制备规则结构的DNA组装微阵列的DNA组装制备微阵列的方法。
本发明的技术方案概述如下：
一种DNA组装制备微阵列的方法，由下述步骤组成：
(1)将DNA序列溶解于纯水中，使DNA的水溶液的浓度为10μM-300mM，按体积比为1-99.5∶0.5-99的比例将所述DNA的水溶液与低分子醇或酮混合，加入含Li+或含NH4 +或含Na+或含K+的水溶液，所述一价阳离子在溶液中的最终浓度为0-1000mM；
(2)将混合溶液升温至80-95℃，自然冷却至20-30℃，在2-25℃孵育10-24小时；
(3)将云母基底或单晶硅基底或玻璃基底浸于步骤(2)制得的溶液中浸泡10-50分钟，取出，自然干燥或用氮气吹干或用空气吹干，即制得一种DNA组装制备微阵列。
所述DNA序列为Gx(AyGz)n或Gx(TyGz)n，所述G为鸟嘌呤脱氧核苷酸，A为腺嘌呤脱氧核苷酸，T为胸腺嘧啶脱氧核苷酸，所述x为2-6，y为1-5，z为2-6，n为2-5。
所述低分子醇为甲醇或乙醇或异丙醇，所述低分子酮为丙酮。
本发明提供一种基于富含鸟嘌呤的DNA分子的有序组装方法。通过对DNA分子的组成、溶液金属离子、溶剂等的选择，可以调节DNA组装分支的尺度和形貌，获得规则结构的DNA组装微阵列。
本发明的优点在于提供了一种利用富含鸟嘌呤DNA的分子间弱相互作用，获得规则结构的DNA组装微阵列的简单方法。通过DNA序列和溶液金属粒子的选择，可以调节DNA组装微阵列的分支结构。本发明所述的DNA微阵列能有效促进DNA分子器件、DNA电路、微通道制造等领域的发展，并且可以作为新型规整模板，引导功能器件或材料的制备。
附图说明
图1是规则结构DNA组装微阵列的AFM图，其长度约10μm，高度约1μm，各相邻分支为等间隔分布。
图2是规则结构DNA组装微阵列的AFM图，其长度约3μm，高度约0.8μm，各相邻分支为等间隔分布。
图3是DNA序列的圆二色谱图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
以下的实施例并不限制DNA序列的选择。
实施例1
一种DNA组装制备微阵列的方法，由下述步骤组成：
(1)将DNA序列G3(A2G3)3溶解于纯水中，使DNA水溶液的浓度为10mM，按体积比为3∶97的比例将所述DNA的水溶液与甲醇混合，加入氯化锂的水溶液，使Li+在溶液中的最终浓度为1000mM；
(2)将混合溶液升温至95℃，自然冷却至30℃，在25℃孵育10小时；
(3)将云母基底浸于步骤(2)制得的溶液中浸泡50分钟，取出，自然干燥，即制得一种DNA组装制备微阵列。
所述G为鸟嘌呤脱氧核苷酸，A为腺嘌呤脱氧核苷酸。
DNA序列的制备方法不限制，可以用自动合成仪或氨基磷酸法合成。
实施例2
一种DNA组装制备微阵列的方法，由下述步骤组成：
(1)将DNA序列G5(A3G6)2溶解于纯水中，使DNA的水溶液的浓度为1mM，按体积比为1∶99的比例将所述DNA的水溶液与乙醇混合，加入氯化铵的水溶液，NH4 +在溶液中的最终浓度为500mM；
(2)将混合溶液升温至80℃，自然冷却至20℃，在2℃孵育24小时；
(3)将单晶硅基底浸于步骤(2)制得的溶液中浸泡10分钟，取出，用氮气吹干，即制得一种DNA组装制备微阵列。
所述G为鸟嘌呤脱氧核苷酸，A为腺嘌呤脱氧核苷酸。
DNA序列的制备方法不限制，可以用自动合成仪或氨基磷酸法合成。
实施例3
一种DNA组装制备微阵列的方法，由下述步骤组成：
(1)将DNA序列G2(T5G2)5溶解于纯水中，使DNA的水溶液的浓度为300mM，按体积比为15∶85的比例将所述DNA的水溶液与异丙醇混合，加入氯化钠的水溶液，Na+在溶液中的最终浓度为100mM；
(2)将混合溶液升温至85℃，自然冷却至25℃，在20℃孵育15小时；
(3)将玻璃基底浸于步骤(2)制得的溶液中浸泡30分钟，取出，用空气吹干，即制得一种DNA组装制备微阵列。
所述G为鸟嘌呤脱氧核苷酸，T为胸腺嘧啶脱氧核苷酸。
DNA序列的制备方法不限制，可以用自动合成仪或氨基磷酸法合成。
实施例4
一种DNA组装制备微阵列的方法，由下述步骤组成：
(1)将DNA序列G6(T1G4)4溶解于纯水中，使DNA的水溶液的浓度为10μM，按体积比为99.5∶0.5的比例将所述DNA的水溶液与丙酮混合，加入氯化钾的水溶液，所述K+在溶液中的最终浓度为1mM；
(2)将混合溶液升温至90℃，自然冷却至25℃，在10℃孵育15小时；
(3)将云母基底浸于步骤(2)制得的溶液中浸泡40分钟，取出，用氮气吹干，即制得一种DNA组装制备微阵列。
所述G为鸟嘌呤脱氧核苷酸，T为胸腺嘧啶脱氧核苷酸。
DNA序列的制备方法不限制，可以用自动合成仪或氨基磷酸法合成。
实施例5
一种DNA组装制备微阵列的方法，由下述步骤组成：
(1)将DNA序列G4(T4G5)4溶解于纯水中，使DNA的水溶液的浓度为100μM，按体积比为90∶5的比例将所述DNA的水溶液与乙醇混合；
(2)将混合溶液升温至85℃，自然冷却至20℃，在15℃孵育20小时；
(3)将单晶硅基底浸于步骤(2)制得的溶液中浸泡30分钟，取出，自然干燥，即制得一种DNA组装制备微阵列。
所述G为鸟嘌呤脱氧核苷酸，T为胸腺嘧啶脱氧核苷酸。
DNA序列的制备方法不限制，可以用自动合成仪或氨基磷酸法合成。
Claims (3)
1.一种DNA组装制备微阵列的方法，其特征是由下述步骤组成：
(1)将DNA序列溶解于纯水中，使DNA的水溶液的浓度为10μM-300mM，按体积比为1-99.5∶0.5-99的比例将所述DNA的水溶液与低分子醇或酮混合，加入含Li+或含NH4 +或含Na+或含K+的水溶液，所述一价阳离子在溶液中的最终浓度为0-1000mM；
(2)将混合溶液升温至80-95℃，自然冷却至20-30℃，在2-25℃孵育10-24小时；
(3)将云母基底或单晶硅基底或玻璃基底浸于步骤(2)制得的溶液中浸泡10-50分钟，取出，自然干燥或用氮气吹干或用空气吹干，即制得一种DNA组装制备微阵列。
2.根据权利要求1所述的一种DNA组装制备微阵列的方法，其特征是所述DNA序列为Gx(AyGz)n或Gx(TyGz)n，所述G为鸟嘌呤脱氧核苷酸，A为腺嘌呤脱氧核苷酸，T为胸腺嘧啶脱氧核苷酸，所述x为2-6，y为1-5，z为2-6，n为2-5。
3.根据权利要求1所述的一种DNA组装制备微阵列的方法，其特征是所述低分子醇为甲醇或乙醇或异丙醇，所述低分子酮为丙酮。
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| CN109164066A (zh) * | 2018-09-20 | 2019-01-08 | 湘潭大学 | 一种基于G-wire纳米结构的共振光检测试剂盒及检测miRNA-122的方法 |
| CN111133135A (zh) * | 2017-07-17 | 2020-05-08 | 希昆斯生物科学公司 | 用于高通量测序的快速文库构建 |
| CN114729359A (zh) * | 2019-10-30 | 2022-07-08 | 蛋白科技先锋公司 | 程序性dna驱动的自组装rna水凝胶 |
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2006
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| CN111133135B (zh) * | 2017-07-17 | 2024-04-16 | 希昆斯生物科学公司 | 用于高通量测序的快速文库构建 |
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