四链DNA调控的靠近诱导生物分析与细胞逻辑计算

【摘要】：G-四链体和i-motif是两种DNA四链螺旋结构,分别由富含G和C的DNA链在配位阳离子和酸性条件下形成,由于其结构刚性、序列可灵活设计等突出特点,在分子传感器件、DNA逻辑电路与纳米机械等方面得到广泛应用。我们利用自行设计的异源双分子i-motif ~([1]),来调控DNA四面体的二聚组装,从而使连接到不同四面体的ATP适配体的劈开两部分发生靠近作用,诱导其与ATP作用。由于细胞溶酶体内含有内源性H~+和ATP,故我们设计的框架核酸器件在进入溶酶体后,自发地进行二聚组装和靠近诱导反应,使标记在ATP适配体两端的Cy5/Cy3对产生FRET信号,从而实现亚细胞器成像,利用氯喹和寡霉素等药物对细胞内pH和ATP水平进行调节,从而影响到框架核酸的组装情况,如图1所示~([2])。同样地,我们也设计了双分子G-四链体用于引导DNA纳米结构进行有序二聚组装,并基于靠近诱导效应,实现对DNAzyme催化过程开关调控~([3])。此外,我们进一步把以细胞内源H~+、ATP作为逻辑输入,诱导框架核酸逻辑器件上的i-motif和ATP适配体发生折叠,从而促使逻辑器件发生结构变化,并以亚细胞成像的方式输出逻辑信号,起到对细胞微环境的识别作用~([4])。在此基础上,我们利用串联逻辑门组成的计算电路对细胞体内框架核酸器件进行分析定位,探讨其胞内传输路径。