基于λ核酸外切酶辅助的级联型铜离子荧光检测体系的构建

通过将一种有效的级联信号放大策略引入铜离子荧光生物传感器中,构建了一种用于超灵敏检测铜离子的荧光检测体系。这种级联型荧光检测体系结合了λ核酸外切酶辅助的靶标回收和催化发夹自组装的循环信号扩增。在铜离子的存在下,用于识别铜离子的功能核酸的底物链被特异性切割和释放。释放出的单链DNA片段(tDNA)与5′端被磷酸标记的双链DNA(TQ-DNA)杂交形成具有平末端的双链DNA。随后,该DNA分子被λ核酸外切酶识别并切割,释放出游离的tDNA和TDNA。随着λ核酸外切酶的水解,越来越多的tDNA被回收,同时放出越来越多的TDNA。此时,TDNA作为催化发夹自组装反应的触发链,启动了新一轮的靶标循环。在TDNA的辅助下,作为分子信标的发夹DNA会与另外一个发夹DNA杂交形成新的双链DNA,同时,释放出高荧光强度。利用荧光光谱法对该体系不同反应阶段进行了表征。结果表明,该级联型铜离子荧光检测体系对痕量铜离子具有很好的响应。     

最大团问题的三链DNA计算模型

本文研究利用三链DNA求解最大团问题。首先将最大团问题中的顶点编码为DNA片段,进行生化反应,组合成所有可能的情况,然后利用三链模型对解进行筛选,最终得到图的最大团。该模型降低了编码的复杂度,提高了检测效率,其他的NP(Non-deterministic Polynomial)问题也可用此方法来求解。     

多芳基咪唑CPD的合成及与G-四链体相互作用研究

以4-氟苯甲醛为起始原料，通过安息香缩合反应、氧化反应、亲核取代反应以及Debus-Radziszewski咪唑合成反应等步骤，合成得到了多芳基咪唑CPD.¹H NMR、¹³C NMR和HRMS确证其结构.紫外光谱实验和荧光光谱实验研究表明CPD对部分G-四链体具有一定的荧光识别作用，特别是可以识别c-myc G-四链体.单链DNA、双链DNA均不能使CPD的荧光产生增强，表现出较好的选择性.分子对接结果表明：CPD能堆积在G-四分体上，两条胺基侧链深入到G-四链体的负电性沟槽中，发生静电吸引作用，导致原有的分子构象发生变化，因而发射出荧光.     

DNA计算机

脱氧核糖核酸（简称DNA）是生物体内的一种具有双螺旋结构的遗传物质,用DNA可以进行运算,即构成的DNA计算机能很快地求解复杂的问题;以DNA编码为信息的载体,DNA计算机中的输入和输出设备都是DNA的,链用一系列二进制的数代表所求问题中的变量,用DNA中特有的寡核苷酸序列表示这些二进制的数,再将DNA利用分子生物和化学组装技术组装到芯片上,利用DNA杂交化学方法,排除各种代表不正确解的寡核苷酸序列,最后通过聚合酶链式反应（PCR）和各种检测技术读出保留在芯片上的DNA序列,读出的DNA序列所代表的二进制数即为所求问题的解,本文将从DNA运算过程入手,介绍DNA计算机的原理和DNA计算机的若干最新研究进展。     

DNA折纸术在0-1整数规划问题中的应用

DNA折纸术是自组装在纳米技术方面的应用,具有构造几乎任何复杂二维纳米级图形的能力。文中将DNA折纸术应用于求解0-1整数规划问题,构造约束条件中变量的特殊DNA链,使其与初始数据池中的DNA链发生杂交反应形成二级结构。根据反应后DNA链长度不同的特点,用凝胶电泳操作分离出不满足条件的DNA链,从而得到问题的解。与以往的DNA计算模型相比,该模型的并行性得到了大幅度的提高,通过逐步缩小解空间,减少了实验操作的复杂度,可以解决变量更多、更为复杂的0-1规划问题。     

超分子双股螺旋链构建新策略：双重交叉卤键作用

<正>DNA双股螺旋结构的重要生命功能,如遗传信息的储存和传递,推动了仿生双股螺旋链的发展.DNA双股螺旋由单链内的共价磷酸酯键和双链间的非共价多重互补氢键维持(图1).受此启示,仿生双股螺旋链多由两条寡聚或聚合物链组成,由链间非共价相互作用,如氢键、金属配位、盐桥等维系~([1]).     

一种基于DNA自组装模型求解最大团问题的算法

基于tiles理论模型和已有DNA自组装模型,结合最大团问题给出基于DNA自组装模型的算法设计,得到具体设计初始分子、规则分子和检测分子所需的DAE块种类.在此基础上采用荧光标记和凝胶电泳生物操作提出了一种求解最大团问题算法.该算法设计tiles的种类为Θ(n2+|E|),其生物操作复杂性为Θ(1).此算法降低了实验的复杂度,而且保证了实验的易操作性和结果的准确性。     

生物学中的小误区

对于这个问题，没有学习过生物的读者可能会当成一回事。但实际上在人的细胞里有46条染色体，每条染色体由两条DNA链螺旋缠绕组成。一条DNA长链是由上千万个叫做核苷酸的小东西一个挨着一个排成的，每个核苷酸非常小，只能用纳米来量，但不要小看它，核苷酸有不同的四种，在DNA队列中几千万个士兵分别由哪一种核苷酸组成，加一起有很多很多种可能，世界上两个不同的人一定不会有完全相同的DNA链。     

0-1整数规划问题的DNA四面体步行者计算模型

DNA折纸术是一种新型的自组装方法,广泛应用于DNA计算中。基于DNA折纸术设计了一个DNA四面体步行者,并将DNA四面体步行者应用于求解0-1整数规划问题。通过DNA四面体步行者的行走,来找出所有可能解。最后,通过DNA四面体步行者所携带的纳米金颗粒的个数来判断是否是0-1整数规划问题的可行解。该模型求解错误率低,具有很强的可控性和实用性。     

最大匹配问题Tile自组装模型

Tile自组装模型凭借其自组装、可编程等特性在解决NP问题方面具有巨大优势.文中提出了一种求解最大匹配问题的Tile自组装新模型,该模型主要由初始配置子系统、选择子系统及检测子系统3大部分构成.新模型中首先设计Tile分子存储问题信息,其次通过Tile分子自组装操作生成最大匹配问题解空间,最后通过Tile检测分子筛选得到最大匹配问题的解.对模型从所需Tile分子种类、计算时间和计算空间3个方面进行性能分析,并通过实验模拟论证了模型的有效性和正确性.     

核酸适配体氯化血红素比色法检测牛奶中的氯霉素

利用一种基于适配体氯化血红素(hemin)比色分析法快速检测牛奶中的氯霉素(chloramphenicol,CAP) 含量。设计两条DNA链,其中一条为CAP的核酸适配体,在其3′端修饰氯化血红素;另一条为CAP核酸适配体的互补链(cDNA),在其5′端修饰hemin。当体系中无CAP时,两条DNA单链杂交形成DNA双链,两个hemin单体形成二聚体使其过氧化物酶活性降低,以致不能催化过氧化氢氧化3,3′,5,5′-四甲基联苯胺(3,3′,5,5′-tetramethylbenzidine,TMB)产生蓝色产物。而体系中有CAP时,CAP与CAP适配体特异性结合,DNA双链解离,hemin单体的过氧化物酶活性恢复,并催化过氧化氢氧化TMB产生蓝色产物,加入反应终止液后,检测452 nm处的吸光度值。在优化条件下,该比色法检测CAP的线性范围为1～30 nmol·L-1,以3倍标准偏差计算其检出限为0.315 nmol·L-1。将该方法用于牛奶样品的检测,加标回收率为955%～1160%,表明该方法能够快速、准确和灵敏地检测牛奶中CAP含量。     

基于粘贴模型的最大团问题算法

对粘贴模型的组成、基本实验及其生化实现过程进行了分析,根据解决最大团问题的需要简化了粘贴模型.在粘贴模型中,提出了基于电泳技术和分离实验的DNA序列检测方法,可以检测多种存储链.基于分离实验提出了最大团问题的DNA算法,并给出其生化实现过程:先形成所有非空顶点子集的初始解空间;然后对每条边用分离实验进行检测,保留全部满足不相邻要求的顶点子集,从而得到全部团;再通过电泳实验得到全部最大团.通过检测实验输出实验结果,证明了算法的可行性和有效性.     

基于自组装纳米颗粒探针的全错位排列问题的DNA计算模型

全错位排列问题是组合数学中的一类重要问题,可转化为范式的形式,利用自组装纳米颗粒探针对满足性问题进行求解。将纳米金颗粒和DNA序列进行结合,形成纳米金颗粒探针的识别区,并且成拱形结构。当识别区与其补链发生杂交反应时,拱形结构打开并发出荧光,从而给出了全错位排列问题的一种新的DNA计算模型。与传统的DNA计算模型不同,本文将纳米技术和DNA计算理论相结合。     

PNA介导的多肽二聚体形成研究（英文）

介绍了一种由PNA介导的非共价键结合的多肽2聚体形成的新方法.将多肽分别与互补的2条PNA链相连,互补的PNA链在杂交后将使其相连的多肽相互靠近从形成2聚体行驶功能,而使用的平行互补PNA-多肽链很容易通过化学连接方法获得.这项工作指出,PNA作为模板介导生物大分子组装和生物化学反应的潜力.     

基于低分子量PEI的不同疏水链修饰的梳状低聚物基因载体

为了探究基于低分子量聚乙烯亚胺(polyethylenimine, PEI)基因载体的转染效率,通过Michael加成反应将PEI 600 Da接枝于含有疏水链的生物可降解聚酯上形成系列梳状聚合物,并将之应用于基因载体;利用核磁氢谱和凝胶渗透色谱对聚合物的化学结构与分子量进行了测定,此外,还利用凝胶电泳实验和绿色荧光蛋白实验研究了聚合物与DNA的结合能力及其复合物的转染性能。结果表明：本文方法成功合成了系列低聚物,并对DNA表现出较好的包裹能力;油酸修饰后的低聚物与DNA复合物在质量比为6.4时转染效果与PEI 25 kDa相当。可见,油酸修饰后的脂质体低聚物有作为非病毒基因载体的前景。     

基于批分离实验的最大独立集问题DNA算法

根据解决最大独立集问题的需要,讨论了简化的粘贴模型,该模型只由单链DNA的存储链和分离板组成.以分离实验为基础提出了批分离实验和生化操作过程,该实验可以快速分离存储链.基于批分离实验设计了最大独立集问题的DNA算法,并给出其生化实现过程:先形成所有顶点子集的初始解空间;接着用批分离实验对每个顶点进行检测,筛选全部满足不相邻要求的顶点子集,从而得到全部独立集;然后通过电泳实验得到全部最大独立集;最后通过检测实验输出实验结果.讨论并证明了算法的正确性和复杂性,算法的操作次数是线性的,通过仿真实验说明了算法的有效性和可行性.     

背包问题的三链DNA计算模型

背包问题是组合优化中很重要的NP问题。因为三链DNA的特殊结构在参与反应时可以减少计算模型的错解率,且在生化反应中利用磁珠分离法对解进行分离较方便准确,文章利用三链模型求解0-1背包问题和完全背包问题。首先将背包问题的约束条件进行分解,再将物品质量编码为DNA片段,链接反应后,利用凝胶电泳技术和三链模型检测所包含的物品组合,得到满足约束条件的物品组合,再利用此方法检测价值最大的组合,即问题的解。其他的背包问题也可用此方法来解决。     

基于DNA计算的最大权团问题设计

介绍了最大团和最大权团的概念和国内外学者运用DNA计算解决最大团的研究成果;结合前人运用质粒、二进制、粘贴模型等方式进行DNA计算操作的原理,设计了新的用于解决最大权团问题的算法步骤,大大提高了算法效率,实现了最大团和最大权团的同步求解,对市场分析、方案选择等领域有一定的意义。     

最大匹配问题的DNA试管计算模型

最大匹配问题是找给定图G中任意两条边都没有公共端点的最大边集,是NP完全问题.算法的关键是将数学问题转换到DNA链上,对图中的每条边进行适当的编码,利用生物操作及生物酶产生链及最终链的分离.给出了基于分子生物技术的图的匹配问题的DNA计算的试管方式.结果表明,提出的算法是有效可行的.     

赋范线性空间的范数序结构

在赋范线性空间中依据范数确定一类半序关系,引入赋范线性空间的范数序概念,即α≤β,是指‖α-β‖=|‖α‖-‖β‖|,且‖α‖≤‖β‖。研究赋范线性空间的序结构特征,即范数序是由零向量（最小元）出发,互不相交的全序链构成的;非零向量生成的子空间是由其中的两条链组成的;处于不同链上的向量要么线性无关,要么互为负向量。