[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

CN114989288A - 一种基于分子机器的纳米驱动与传感装置及其制备方法 - Google Patents

一种基于分子机器的纳米驱动与传感装置及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114989288A
CN114989288A CN202210742261.5A CN202210742261A CN114989288A CN 114989288 A CN114989288 A CN 114989288A CN 202210742261 A CN202210742261 A CN 202210742261A CN 114989288 A CN114989288 A CN 114989288A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sequence
dna hairpin
sensing device
hairpin
myosin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202210742261.5A
Other languages
English (en)
Inventor
向勇
张震
王光林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Electronic Science and Technology of China
Original Assignee
University of Electronic Science and Technology of China
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Electronic Science and Technology of China filed Critical University of Electronic Science and Technology of China
Priority to CN202210742261.5A priority Critical patent/CN114989288A/zh
Publication of CN114989288A publication Critical patent/CN114989288A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K14/00Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • C07K14/435Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans
    • C07K14/46Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans from vertebrates
    • C07K14/47Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans from vertebrates from mammals
    • C07K14/4701Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans from vertebrates from mammals not used
    • C07K14/4716Muscle proteins, e.g. myosin, actin
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K14/00Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • C07K14/001Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof by chemical synthesis
    • C07K14/003Peptide-nucleic acids (PNAs)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/11DNA or RNA fragments; Modified forms thereof; Non-coding nucleic acids having a biological activity
    • C12N15/113Non-coding nucleic acids modulating the expression of genes, e.g. antisense oligonucleotides; Antisense DNA or RNA; Triplex- forming oligonucleotides; Catalytic nucleic acids, e.g. ribozymes; Nucleic acids used in co-suppression or gene silencing
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
    • C12N15/85Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for animal cells
    • C12N15/86Viral vectors
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6806Preparing nucleic acids for analysis, e.g. for polymerase chain reaction [PCR] assay
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2310/00Structure or type of the nucleic acid
    • C12N2310/30Chemical structure
    • C12N2310/31Chemical structure of the backbone
    • C12N2310/318Chemical structure of the backbone where the PO2 is completely replaced, e.g. MMI or formacetal
    • C12N2310/3181Peptide nucleic acid, PNA
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2310/00Structure or type of the nucleic acid
    • C12N2310/50Physical structure
    • C12N2310/53Physical structure partially self-complementary or closed
    • C12N2310/531Stem-loop; Hairpin
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2740/00Reverse transcribing RNA viruses
    • C12N2740/00011Details
    • C12N2740/10011Retroviridae
    • C12N2740/15011Lentivirus, not HIV, e.g. FIV, SIV
    • C12N2740/15041Use of virus, viral particle or viral elements as a vector
    • C12N2740/15043Use of virus, viral particle or viral elements as a vector viral genome or elements thereof as genetic vector

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Gastroenterology & Hepatology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Abstract

本发明实施例公开了一种基于分子机器的纳米驱动与传感装置及其制备方法。该装置主要包括DNA发卡纳米力学传感器件和MyosinII+AAGGAGATGGTGGATGTAGTG复合物;所述DNA发卡纳米力学传感器件和所述Myosin II+AAGGAGATGGTGGATGTAGTG复合物基于碱基互补配对原则组装在一起。本发明实施例的基于分子机器的纳米驱动与传感装置及其制备方法通过在肌球蛋白尾部锚定可定量测量肌球蛋白受力的DNA发卡结构,使其可以形成为一种兼具线性分子马达驱动与DNA发卡力学传感功能的分子机器,其可以解决目前现行分子马达无法同步进行力学传感的难题,从而构建基于分子马达纳米驱动与传感装置。

Description

一种基于分子机器的纳米驱动与传感装置及其制备方法
技术领域
本发明属于生物化学与生物物理领域,涉及DNA折纸技术以及分子生物学内容,具体地说是涉及一种基于分子机器的纳米驱动与传感装置及其制备方法。
背景技术
肌球蛋白是广泛存在于生物体内的线性分子马达,可将水解三磷酸腺苷(ATP)将化学能转化为机械能,是多数动物运动时肌肉产生动力的最基本单元。近年来基于肌球蛋白的分子机器设计与发展取得巨大进度,该类分子机器可以输出动力拉动细肌丝运动,为未来动力输出材料的研发设计提供了更多选择。
值得注意的是,天然肌球蛋白可通过自组装而成的粗肌丝,进而可感知外部负荷并调整对外输出动力的大小,相比而言目前人工分子马达及分子机器功能单一,仅能对外输出动力而不能对阻力大小进行感知,限制了该类分子机器在其他场景的进一步应用。
随着近年来基于DNA折纸的分子机器发展迅速,此类器件可作为纳米分子器件完成力学感知以及力学传导,利用DNA碱基互补配对原则实现单链的部分序列自我配对即可构建发卡结构,通过精确设计与合成序列,即可精确控制需要拉开发卡双链所需的动力大小。此类分子器件可作为力学传感装置对分子机器受力进行感知并利用FRET等技术进行反馈。
发明内容
有鉴于此,本发明的一个方面公开了一种基于分子机器的纳米驱动与传感装置。
所述基于分子机器的纳米驱动与传感装置主要包括DNA发卡纳米力学传感器件和Myosin II+AAGGAGATGGTGGATGTAGTG复合物;所述DNA发卡纳米力学传感器件和所述MyosinII+AAGGAGATGGTGGATGTAGTG复合物基于碱基互补配对原则组装在一起;所述DNA发卡纳米力学传感器件由DNA发卡序列与DNA发卡配体序列混合构建而成;所述DNA发卡序列包括发卡结构和发卡结构头部锚点;所述发卡结构头部锚点为与Myosin II连接的端口;所述配体序列包括荧光基团、淬灭基团、DNA发卡配体序列I以及DNA发卡配体序列II;所述荧光基团连接在所述DNA发卡配体序列I上;所述淬灭基团连接在所述DNA发卡配体序列II上。
根据本发明的一个优选实施方式,所述发卡结构序列为:
5'-GTGAAATACCGCACAGATGCGGTATAAATGTTTTTTTCATTTATACAAGAGCGCCACGTAGCCCAGC-3'(4.7pN)。
根据本发明的一个优选实施方式,所述发卡结构头部锚点序列为:
TTCCTCTACCACCTACATCAC。
根据本发明的一个优选实施方式,所述DNA发卡配体序列I序列为:
5'-TTTGCTGGGCTACGTGGCGCTCTT/3/AmMO-3'。
根据本发明的一个优选实施方式,所述DNA发卡配体序列II序列为:
5'-CGCATCTG(I-TBHQ1)GCGGTATTTCACTTT/3Bio/-3'。
根据本发明的一个优选实施方式,所述荧光基团为Cy3B荧光基团。
根据本发明的一个优选实施方式,所述淬灭基团为淬灭基团BHQ1。
本发明的另一个方面公开了一种基于分子机器的纳米驱动与传感装置的制备方法。
所述基于分子机器的纳米驱动与传感装置的制备方法包括如下步骤:
构建DNA发卡纳米力学传感器件;
构建Myosin II+AAGGAGATGGTGGATGTAGTG复合物;
将所述DNA发卡纳米力学传感器件与所述Myosin II+AAGGAGATGGTGGATGTAGTG复合物混合,基于碱基互补配对原则进行组装,即得该基于分子机器的纳米驱动与传感装置。
根据本发明的一个优选实施方式,构建DNA发卡纳米力学传感器件包括如下步骤:
通过DNA折纸技术构建DNA发卡序列;
其中,所述DNA发卡序列中的发卡结构序列为:
5'-GTGAAATACCGCACAGATGCGGTATAAATGTTTTTTTCATTTATACAAGAGCGCCACGTAGCCCAGC-3'(4.7pN);
其中,所述DNA发卡序列中的发卡结构头部锚点序列为:
TTCCTCTACCACCTACATCAC;
构建DNA发卡配体序列,其包括:
构建DNA发卡配体序列I,并在所述DNA发卡配体序列I上连接荧光基团;
其中,所述DNA发卡配体序列I为:
5'-TTTGCTGGGCTACGTGGCGCTCTT/3/AmMO-3';
其中,所述荧光基团为Cy3B荧光基团;
构建DNA发卡配体序列II,并在所述DNA发卡配体序列II上添加淬灭基团;
其中,所述DNA发卡配体序列II为:
5'-CGCATCTG(I-TBHQ1)GCGGTATTTCACTTT/3Bio/-3';
其中,所述淬灭基团为淬灭基团BHQ1;
将所述DNA发卡序列与所述DNA发卡配体序列混合,构建DNA发卡构建纳米力学传感器件。
根据本发明的一个优选实施方式,构建Myosin II+AAGGAGATGGTGGATGTAGTG复合物包括如下步骤:
构建重组Myosin II+SNAP+FLAG+6His基因序列,并利用慢病毒对包含该基因序列的质粒进行包装;
利用慢病毒对成骨分化状态的C2C12细胞进行转染,利用C2C12细胞合成MyosinII+SNAP+FLAG+6His蛋白;
利用Myosin II+SNAP+FLAG+6His蛋白尾部的6His基团对目的蛋白进行提纯;
构建序列3:AAGGAGATGGTGGATGTAGTG-BG,利用BG与SNAP的特异结合特性,在Myosin II+SNAP+FLAG+6His蛋白尾部链接AAGGAGATGGTGGATGTAGTG序列,构建Myosin II+AAGGAGATGGTGGATGTAGTG复合物。
与现有技术相比,本发明实施例的基于分子机器的纳米驱动与传感装置及其制备方法具有如下有益效果:
本发明实施例的基于分子机器的纳米驱动与传感装置及其制备方法通过在肌球蛋白尾部锚定可定量测量肌球蛋白受力的DNA发卡结构,使其可以形成为一种兼具线性分子马达驱动与DNA发卡力学传感功能的分子机器,其可以解决目前现行分子马达无法同步进行力学传感的难题,从而构建基于分子马达纳米驱动与传感装置。
本发明的一部分附加特性可以在下面的描述中进行说明。通过对以下描述和相应附图的检查或者对实施例的生产或操作的了解,本发明的一部分附加特性对于本领域技术人员是明显的。本发明披露的特性可以通过对以下描述的具体实施例的各种方法、手段和组合的实践或使用得以实现和达到。
附图说明
在此所述的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本发明的一部分,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的限定。在各图中,相同标号表示相同部件。其中,
图1为本发明实施例所示的DNA折纸分子机器力学传感器件设计图;
图2为本发明实施例所示的Myosin II+SNAP+FLAG+6His重组基因示意图;
图3为本发明实施例所示的基于分子机器的纳米驱动与传感装置示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是,如果本发明的说明书和权利要求书及上述附图中涉及到术语“第一”、“第二”等,其是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本发明的实施例。此外,如果涉及到术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本发明中,如果涉及到术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等,其指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例,并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位,或以特定方位进行构造和操作。
并且,上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外,还可能用于表示其他含义,例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言,可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。
此外,在本发明中,如果涉及到术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”等应做广义理解。例如,可以是固定连接,可拆卸连接,或整体式构造;可以是机械连接,或电连接;可以是直接相连,或者是通过中间媒介间接相连,又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
本发明实施例的一个方面公开了一种基于分子机器的纳米驱动与传感装置。
如图3所示,该基于分子机器的纳米驱动与传感装置包括DNA发卡纳米力学传感器件和Myosin II+AAGGAGATGGTGGATGTAGTG复合物3-2。
DNA发卡纳米力学传感器件和Myosin II+AAGGAGATGGTGGATGTAGTG复合物3-2基于碱基互补配对原则组装在一起,从而构成该基于分子机器的纳米驱动与传感装置。
其中,DNA发卡纳米力学传感器件由DNA发卡序列与DNA发卡配体序列混合构建而成。
示例性的,DNA发卡序列包括发卡结构1-1和发卡结构头部锚点。发卡结构头部锚点为与Myosin II连接的端口1-4。
其中,发卡结构1-1序列为:
5'-GTGAAATACCGCACAGATGCGGTATAAATGTTTTTTTCATTTATACAAGAGCGCCACGTAGCCCAGC-3'(4.7pN)。
其中,发卡结构头部锚点序列为:
TTCCTCTACCACCTACATCAC。
示例性的,配体序列包括荧光基团1-2、淬灭基团1-3、DNA发卡配体序列I1-5以及DNA发卡配体序列II1-6。荧光基团1-2连接在DNA发卡配体序列I1-5上。淬灭基团1-3连接在DNA发卡配体序列II1-6上。
其中,DNA发卡配体序列I1-5序列为:
5'-TTTGCTGGGCTACGTGGCGCTCTT/3/AmMO-3'。
其中,DNA发卡配体序列II1-6序列为:
5'-CGCATCTG(I-TBHQ1)GCGGTATTTCACTTT/3Bio/-3'。
其中,荧光基团1-2为Cy3B荧光基团。
其中,淬灭基团1-3为淬灭基团BHQ1。
本发明实施例的另一个方面公开了一种基于分子机器的纳米驱动与传感装置的制备方法。
该基于分子机器的纳米驱动与传感装置的制备方法主要包括如下步骤:
构建DNA发卡纳米力学传感器件。
构建Myosin II+AAGGAGATGGTGGATGTAGTG复合物。
将DNA发卡纳米力学传感器件与Myosin II+AAGGAGATGGTGGATGTAGTG复合物混合,基于碱基互补配对原则进行组装,即得该基于分子机器的纳米驱动与传感装置。
示例性的,构建DNA发卡纳米力学传感器件包括如下步骤:
通过DNA折纸技术构建DNA发卡序列。
其中,DNA发卡序列中的发卡结构1-1序列为:
5'-GTGAAATACCGCACAGATGCGGTATAAATGTTTTTTTCATTTATACAAGAGCGCCACGTAGCCCAGC-3'(4.7pN)。
其中,DNA发卡序列中的发卡结构头部锚点序列为:
TTCCTCTACCACCTACATCAC。
构建DNA发卡配体序列,其包括:
构建DNA发卡配体序列I1-5,并在DNA发卡配体序列I1-5上连接荧光基团1-2。
其中,DNA发卡配体序列I为:
5'-TTTGCTGGGCTACGTGGCGCTCTT/3/AmMO-3'。
其中,荧光基团1-2为Cy3B荧光基团。
构建DNA发卡配体序列II1-6,并在DNA发卡配体序列II1-6上添加淬灭基团1-3。
其中,DNA发卡配体序列II1-6为:
5'-CGCATCTG(I-TBHQ1)GCGGTATTTCACTTT/3Bio/-3'。
其中,淬灭基团1-3为淬灭基团BHQ1。
将DNA发卡序列与DNA发卡配体序列混合,构建DNA发卡构建纳米力学传感器件。
示例性的,构建Myosin II+AAGGAGATGGTGGATGTAGTG复合物包括如下步骤:
构建重组Myosin II+SNAP+FLAG+6His基因序列,并利用慢病毒对包含该基因序列的质粒进行包装。
利用慢病毒对成骨分化状态的C2C12细胞进行转染,利用C2C12细胞合成MyosinII+SNAP+FLAG+6His蛋白。
利用Myosin II+SNAP+FLAG+6His蛋白尾部的6His基团对目的蛋白进行提纯。
构建序列3:AAGGAGATGGTGGATGTAGTG-BG 3-1,利用BG与SNAP的特异结合特性,在Myosin II+SNAP+FLAG+6His蛋白尾部链接AAGGAGATGGTGGATGTAGTG序列,构建Myosin II+AAGGAGATGGTGGATGTAGTG复合物3-2。
下面结合具体实施例来进一步详细说明本发明的基于分子机器的纳米驱动与传感装置的制备方法。
通过DNA折纸技术构建DNA发卡序列,DNA发卡序列中发卡结构的序列为
5'-GTGAAATACCGCACAGATGCGGTATAAATGTTTTTTTCATTTATACAAGAGCGCCACGTAGCCCAGC-3'(4.7pN)(如图1中1-1所示);
DNA发卡序列中发卡结构头部锚点序列为TTCCTCTACCACCTACATCAC(如图1中1-4所示);其可以作为与Myosin II连接的端口。
进一步地,构建DNA发卡配体序列I,DNA发卡配体序列I为(5'-TTTGCTGGGCTACGTGGCGCTCTT/3/AmMO-3')(如图1中1-5所示),并在DNA发卡配体序列I上连接Cy3B荧光基团(如图1中1-2所示);
构建DNA发卡配体序列II,DNA发卡配体序列II为(5'-CGCATCTG(I-TBHQ1)GCGGTATTTCACTTT/3Bio/-3'(如图1中1-6所示),并在DNA发卡配体序列II上添加淬灭基团BHQ1(如图1中1-3所示),将DNA发卡序列与DNA发卡配体序列混合,构建DNA发卡构建纳米力学传感器件(如图1所示)。
具体的,在10μL PBS缓冲溶液中加入0.1M碳酸氢钠,50μg Cy3B NHS和5nmol配体DNA序列1(DNA发卡配体序列I)过夜,然后使用HPLC纯化,将DNA发卡序列,互补序列1、2(DNA发卡配体序列I、DNA发卡配体序列II)加入PBS溶液中加入至90℃5分钟,然后冷却至25℃静置25分钟,得到DNA发卡力学传感部件(DNA发卡纳米力学传感器件)。
进一步地,构建重组Myosin II+SNAP+FLAG+6His基因序列(如图2所示),并利用慢病毒对包含该基因序列的质粒进行包装;
进一步地,利用慢病毒对成骨分化状态的C2C12细胞进行转染,利用C2C12细胞合成Myosin II+SNAP+FLAG+6His蛋白;
进一步地,利用Myosin II+SNAP+FLAG+6His蛋白尾部的6His基团对目的蛋白进行提纯;
进一步地,构建序列3:AAGGAGATGGTGGATGTAGTG-BG(如图3中3-1所示),利用BG与SNAP的特异结合特性,在Myosin II+SNAP+FLAG+6His蛋白尾部链接AAGGAGATGGTGGATGTAGTG序列,构建Myosin II+AAGGAGATGGTGGATGTAGTG复合物(如图3中3-2所示)。
具体的,如图2所示,将Myosin II的基因与SNAP+FLAG+6His的基因整合如质粒,并包埋入CMV病毒。利用成骨骼肌培养基培养C2C12细胞系2周后,使用CMV病毒转染C2C12细胞,培养5天后使用匀浆机裂解细胞并离心,然后使用AKTA纯化系统提纯MyosinII+SNAP+FLAG+6His蛋白。将MyosinII+SNAP+FLAG+6His与AAGGAGATGGTGGATGTAGTG-BG按照1:20的比例在室温下进行混合,然后静置30分钟,得到MyosinII+SNAP+FLAG+6His+AAGGAGATGGTGGATGTAGTG。
进一步的,将Myosin II+AAGGAGATGGTGGATGTAGTG复合物与DNA发卡纳米力学传感器件混合,基于碱基互补配对原则进行组装,构建Myosin II+DNA发卡的纳米驱动与传感装置(如图3所示)。
具体的,将Myosin+SNAP+FLAG+6His+AAGGAGATGGTGGATGTAGTG与DNA发卡(DNA发卡序列),以及actin蛋白按照1:1:50的比例在含有11mM MgCl2的TE缓冲液中进行混合,并等待约1小时,得到基于分子机器的纳米驱动与传感装置。
从工作原理上讲,Myosin II肌球蛋白是生物体常见的线性分子马达,生物体内Myosin II通过自组装构成粗肌丝感知外界负荷,同时可对外输出动力做功,但是单MyosinII分子仅具有输出动力而不具备感知负荷的功能。本分子机器将具备力学传感功能的DNA发卡结构与Myosin II分子连接,Myosin II可通过拉动细肌丝做直线往复运动,同时可通过Myosin II尾部的DNA发卡结构感知Myosin II实时的受力情况,如果受力大于4.7pN,则会打开双螺旋的发卡结构,使淬灭基团远离Cy3B荧光基团,此时可通过FRET等手段监测荧光变化。如需调整监测的力学大小可进一步调整决定发卡的序列。通过上述方法,本发明构建了兼具驱动与传感的分子机器,可同步完成动力的输出与力学的感知,构建了动力和感知一体化的纳米分子器件,可为未来智能动力材料研发提供更多基础与材料选择。
本发明实施例的基于分子机器的纳米驱动与传感装置及其制备方法通过在肌球蛋白尾部锚定可定量测量肌球蛋白受力的DNA发卡结构,使其可以形成为一种兼具线性分子马达驱动与DNA发卡力学传感功能的分子机器,其可以解决目前现行分子马达无法同步进行力学传感的难题,从而构建基于分子马达纳米驱动与传感装置。
需要注意的是,本说明书中公开的所有特征,或公开的所有方法或过程中的步骤,除了互相排斥的特征和/或步骤以外,均可以以任何方式组合。
另外,上述具体实施例是示例性的,本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案,而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白,本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种基于分子机器的纳米驱动与传感装置,其特征在于,其包括DNA发卡纳米力学传感器件和Myosin II+AAGGAGATGGTGGATGTAGTG复合物(3-2);
所述DNA发卡纳米力学传感器件和所述Myosin II+AAGGAGATGGTGGATGTAGTG复合物(3-2)基于碱基互补配对原则组装在一起;
所述DNA发卡纳米力学传感器件由DNA发卡序列与DNA发卡配体序列混合构建而成;
所述DNA发卡序列包括发卡结构(1-1)和发卡结构头部锚点;所述发卡结构头部锚点为与Myosin II连接的端口(1-4);
所述配体序列包括荧光基团(1-2)、淬灭基团(1-3)、DNA发卡配体序列I(1-5)以及DNA发卡配体序列II(1-6);
所述荧光基团(1-2)连接在所述DNA发卡配体序列I(1-5)上;
所述淬灭基团(1-3)连接在所述DNA发卡配体序列II(1-6)上。
2.根据权利要求1所述的基于分子机器的纳米驱动与传感装置,其特征在于,所述发卡结构(1-1)序列为:
5'-GTGAAATACCGCACAGATGCGGTATAAATGTTTTTTTCATTTATACAAGAGCGCCACGTAGCCCAGC-3'(4.7pN)。
3.根据权利要求1所述的基于分子机器的纳米驱动与传感装置,其特征在于,所述发卡结构头部锚点序列为:
TTCCTCTACCACCTACATCAC。
4.根据权利要求1所述的基于分子机器的纳米驱动与传感装置,其特征在于,所述DNA发卡配体序列I(1-5)序列为:
5'-TTTGCTGGGCTACGTGGCGCTCTT/3/AmMO-3'。
5.根据权利要求1所述的基于分子机器的纳米驱动与传感装置,其特征在于,所述DNA发卡配体序列II(1-6)序列为:
5'-CGCATCTG(I-TBHQ1)GCGGTATTTCACTTT/3Bio/-3'。
6.根据权利要求1所述的基于分子机器的纳米驱动与传感装置,其特征在于,
所述荧光基团(1-2)为Cy3B荧光基团。
7.根据权利要求1所述的基于分子机器的纳米驱动与传感装置,其特征在于,
所述淬灭基团(1-3)为淬灭基团BHQ1。
8.一种基于分子机器的纳米驱动与传感装置的制备方法,其特征在于,其包括如下步骤:
构建DNA发卡纳米力学传感器件;
构建Myosin II+AAGGAGATGGTGGATGTAGTG复合物;
将所述DNA发卡纳米力学传感器件与所述Myosin II+AAGGAGATGGTGGATGTAGTG复合物混合,基于碱基互补配对原则进行组装,即得该基于分子机器的纳米驱动与传感装置。
9.根据权利要求8所述的基于分子机器的纳米驱动与传感装置的制备方法,其特征在于,构建DNA发卡纳米力学传感器件包括如下步骤:
通过DNA折纸技术构建DNA发卡序列;
其中,所述DNA发卡序列中的发卡结构(1-1)序列为:
5'-GTGAAATACCGCACAGATGCGGTATAAATGTTTTTTTCATTTATACAAGAGCGCCACGTAGCCCAGC-3'(4.7pN);
其中,所述DNA发卡序列中的发卡结构头部锚点序列为:
TTCCTCTACCACCTACATCAC;
构建DNA发卡配体序列,其包括:
构建DNA发卡配体序列I(1-5),并在所述DNA发卡配体序列I(1-5)上连接荧光基团(1-2);
其中,所述DNA发卡配体序列I为:
5'-TTTGCTGGGCTACGTGGCGCTCTT/3/AmMO-3';
其中,所述荧光基团(1-2)为Cy3B荧光基团;
构建DNA发卡配体序列II(1-6),并在所述DNA发卡配体序列II(1-6)上添加淬灭基团(1-3);
其中,所述DNA发卡配体序列II(1-6)为:
5'-CGCATCTG(I-TBHQ1)GCGGTATTTCACTTT/3Bio/-3';
其中,所述淬灭基团(1-3)为淬灭基团BHQ1;
将所述DNA发卡序列与所述DNA发卡配体序列混合,构建DNA发卡构建纳米力学传感器件。
10.根据权利要求8所述的基于分子机器的纳米驱动与传感装置的制备方法,其特征在于,构建Myosin II+AAGGAGATGGTGGATGTAGTG复合物包括如下步骤:
构建重组Myosin II+SNAP+FLAG+6His基因序列,并利用慢病毒对包含该基因序列的质粒进行包装;
利用慢病毒对成骨分化状态的C2C12细胞进行转染,利用C2C12细胞合成Myosin II+SNAP+FLAG+6His蛋白;
利用Myosin II+SNAP+FLAG+6His蛋白尾部的6His基团对目的蛋白进行提纯;
构建序列3:AAGGAGATGGTGGATGTAGTG-BG(3-1),利用BG与SNAP的特异结合特性,在Myosin II+SNAP+FLAG+6His蛋白尾部链接AAGGAGATGGTGGATGTAGTG序列,构建Myosin II+AAGGAGATGGTGGATGTAGTG复合物(3-2)。
CN202210742261.5A 2022-06-27 2022-06-27 一种基于分子机器的纳米驱动与传感装置及其制备方法 Pending CN114989288A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210742261.5A CN114989288A (zh) 2022-06-27 2022-06-27 一种基于分子机器的纳米驱动与传感装置及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210742261.5A CN114989288A (zh) 2022-06-27 2022-06-27 一种基于分子机器的纳米驱动与传感装置及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114989288A true CN114989288A (zh) 2022-09-02

Family

ID=83037434

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210742261.5A Pending CN114989288A (zh) 2022-06-27 2022-06-27 一种基于分子机器的纳米驱动与传感装置及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114989288A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115927413A (zh) * 2022-06-27 2023-04-07 电子科技大学 基于合成生物学与dna折纸技术的人工分子机器及制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001199901A (ja) * 2000-01-21 2001-07-24 Sumitomo Pharmaceut Co Ltd ミオシン作動薬
CN1495263A (zh) * 2002-08-22 2004-05-12 ���м������޹�˾ 分子构建和用于检测生化反应的方法
CN109338014A (zh) * 2018-10-19 2019-02-15 深圳市老年医学研究所 Dna循环诱导开启型dna荧光纳米机器人构建方法
CN113004885A (zh) * 2021-03-08 2021-06-22 光华临港工程应用技术研发(上海)有限公司 一种用于膨胀超分辨成像的dna纳米结构染料及其应用
WO2021167976A1 (en) * 2020-02-17 2021-08-26 Arizona Board Of Regents On Behalf Of Arizona State University Transmembrane nanosensor arrays for rapid, ultra-sensitive and specific digital quantification of internal micro-rna content of intact exosomes

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001199901A (ja) * 2000-01-21 2001-07-24 Sumitomo Pharmaceut Co Ltd ミオシン作動薬
CN1495263A (zh) * 2002-08-22 2004-05-12 ���м������޹�˾ 分子构建和用于检测生化反应的方法
CN109338014A (zh) * 2018-10-19 2019-02-15 深圳市老年医学研究所 Dna循环诱导开启型dna荧光纳米机器人构建方法
WO2021167976A1 (en) * 2020-02-17 2021-08-26 Arizona Board Of Regents On Behalf Of Arizona State University Transmembrane nanosensor arrays for rapid, ultra-sensitive and specific digital quantification of internal micro-rna content of intact exosomes
CN113004885A (zh) * 2021-03-08 2021-06-22 光华临港工程应用技术研发(上海)有限公司 一种用于膨胀超分辨成像的dna纳米结构染料及其应用

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
GLAZIER等: "DNA mechanotechnology reveals that integrin receptors apply pN forces in podosomes on fluid substrates", NATURE COMMUNICATIONS *
GUNTHER等: "Coupling of Two Non-processive Myosin 5c Dimers Enables Processive Stepping along ActiFilaments", SCIENTIFIC REPORTS *
XU等: "Accelerating SNARE-Mediated Membrane Fusion by DNA-Lipid Tethers", ANGEWANDTE CHEMIE INTERNATIONAL EDITION *
张倩等: "功能核酸纳米机器生物传感器的研究进展", 生物技术通报 *
杨洋等: "DNA纳米机器", 化学进展 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115927413A (zh) * 2022-06-27 2023-04-07 电子科技大学 基于合成生物学与dna折纸技术的人工分子机器及制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Lu et al. A pH-controlled bidirectionally pure DNA hydrogel: reversible self-assembly and fluorescence monitoring
Zhao et al. Molecular designer self-assembling peptides
Stahl et al. Impact of heterogeneity and lattice bond strength on DNA triangle crystal growth
CN114989288A (zh) 一种基于分子机器的纳米驱动与传感装置及其制备方法
JP2007508841A5 (zh)
Zhao et al. Engineering functional DNA-protein conjugates for biosensing, biomedical, and nanoassembly applications
CN109627344A (zh) cAMP荧光探针及其应用
CN106905472A (zh) 一种功能化温度敏感型聚合物及其制备方法与应用
CN109211997A (zh) 一种检测β-淀粉样蛋白的基于THMS的电化学发光适体传感器及其制备方法和应用
CN105807064A (zh) 一种荧光素酶互补量子点生物传感器及其构建方法及其应用
Numata et al. Molecular mechanism of force generation by dynein, a molecular motor belonging to the AAA+ family
CN116554350B (zh) 基于人类甜味受体蛋白的生物传感器及其应用
CN101434984A (zh) 一种检测DNA的i-motif构象的光学方法
CN107083389B (zh) 一种新型的微环境生物大分子通用振荡器、其合成方法及应用
WO2001064913A3 (en) Cell cycle proteins associated with rad9, compositions and methods of use
CN113024674B (zh) 荧光亮度宽幅变化的环磷酸腺苷荧光探针
CN115927413A (zh) 基于合成生物学与dna折纸技术的人工分子机器及制备方法
Xu et al. Direct conjugation of bacterial polysaccharides to proteins by squaric acid chemistry
JP2022513711A (ja) アンフィポール
CN110853700A (zh) microRNA诱导开启型DNA荧光纳米机器人在肿瘤中的应用及其构建方法
WO2001036463A3 (en) Genes specifically expressed in human dendritic cells
WO2001021654A3 (en) Syk kinase-associated cell cycle proteins, compositions and methods of use
Grohmann et al. FRET (fluorescence resonance energy transfer) sheds light on transcription
Owa et al. 3PS006 Structural and Biochemical Properties of the Outer-Dynein-Arm Docking Complex (ODA-DC) in Chlamydomonas flagella (The 50th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan)
Glaves et al. The Oligomeric Forms Of Phospholamban And Sarcolipin Physically Interact With The Sarcoplasmic Reticulum Calcium Pump

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20220902

RJ01 Rejection of invention patent application after publication