聶舟教授課題組在核酸傳感及可控組裝領域取得重要進展

我院聶舟教授課題組在新型核酸分析方法及DNA納米結構可控自組裝方面取得系列重要進展，首次采用超電荷熒光蛋白作為多功能傳感平台用于核酸檢測及DNA甲基化分析，并利用仿生思路構建了響應型可控自組裝DNA納米結構。這一系列重要進展同期發表在化學領域頂級期刊《德國應用化學》雜志上（Angew. Chem. Int. Ed.2014, 53, 8358-8362;Angew. Chem. Int. Ed.2014, 53, 8402-8405）。

發展新型分子工具對于生命分析化學具有重要意義。超電荷熒光蛋白是經過蛋白質工程表面重組得到的一種新型熒光蛋白，其具有高穩定性、極佳的細胞穿透性以及優良的生物大分子載體性質。聶舟教授課題組首次利用這種新型蛋白分子工具構建通用化核酸傳感信号單元，結合Toehold核酸探針和單鍊核酸酶特異性識别，發展了一種具有高特異性的DNA點突變檢測方法，該方法具有極低的熒光背景，檢測簡單快速，能夠高特異性的區分單堿基突變等優點。并進一步将該方法與亞硫酸氫鹽處理和核酸級聯擴增相結合，發展了一種特定基因位點甲基化程度的高靈敏熒光分析方法，并用于結腸癌病人的實際癌症組織樣本分析，實現了結腸組織樣品p16基因位點甲基化程度的定量檢測，所得結果與甲基化測序結果一緻，證明了該方法具有用于DNA甲基化臨床診斷的可能性。該論文被Angew. Chem. Int. Ed.雜志甄選為熱點文章(hot paper)。

此外，聶舟教授課題組還在DNA納米結構自組裝領域開展了相關工作。DNA納米結構是一新興的納米結構構建方式，具有組裝高度可控，可編碼及可尋址特征，以及易于功能化等諸多優點。常規DNA結構組裝方法存在需要長時間變溫退火過程且無法進行動态調控的不足。聶舟教授課題組與美國Purdue大學化學系Chengde Mao教授深入合作，采用仿生策略模拟細胞内微管自組裝過程，率先開展了等溫響應型動态DNA納米結構組裝。通過合理化設計DNA單體結構，使得不同的自組裝過程，例如雜交鍊式反應與T連接，在有外源引發條件下實現同步連續組裝，形成DNA納米梯子及DNA納米環等複雜二維結構。由于該DNA納米組裝過程是在常溫下進行的智能響應過程，克服了傳統DNA納米結構組裝方法所存在的不足，為進一步實現仿生DNA納米組裝具有重要意義(Angew. Chem. Int. Ed.2014, 53, 8402-8405)。

以上工作得到了國家自然科學基金委優秀青年基金項目、面上項目以及科技部、教育部、湖南省科技廳的資助支持。