專利名稱：Dna組裝制備微陣列的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于用化學自組裝方法制造功能器件的技術領域，特別是涉及一種DNA組裝制備微陣列的方法。
背景技術：
脫氧核酸(DNA)的獨特分子識別與組裝特性已引起了廣泛注意。DNA的存在形式并不限于雙螺旋結構(DNA雙螺旋結構直徑為2nm，螺距為3.4nm)，某些DNA序列還能夠形成三鏈(Triplex)、四鏈(Quadruplex)或Holliday十字形等特異結構。通過DNA之間或DNA與其它構筑單元之間的協同相互作用，結合分子識別與自組裝特性，豐富了以DNA分子構建納米器件的方式與范圍。
富含鳥嘌呤(G)的DNA在特定的離子強度和pH值條件下，通過單鏈間或單鏈內對應的G堿基之間形成Hoogsteen配對，使四條或四段富G的單鏈DNA旋聚成一段四鏈體結構，稱為DNA的G-四鏈體(G-quadruplex)。G-四鏈體的主要構成單元是同一平面內4個G堿基形成的G-平面(G-quartet)，G-平面之間有π電子相互作用，可使得G-四鏈體穩(wěn)定化并可能自組裝[Tomas Simonsson.G-quadruplex DNA structures-variations on a theme.Biol.Chem.382(2001)621]。
Marsh等人由G-平面通過л-л堆積而組裝成G導線(G-wires)，在AFM下觀察其長度為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等人研究了具有幾千個堿基的多聚鳥嘌呤DNA序列，表明它能夠組裝形成長度為10nm-1μm的G-wire結構[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等人研究了富含鳥嘌呤的DNA組裝成的Frayedwires結構[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]，他們選取的DNA序列是(T15Gn)，n＝4-15，實驗發(fā)現當相鄰的鳥嘌呤含量較少(n＝5-8)時，主要形成G-四鏈體結構；當相鄰鳥嘌呤數目較多時，主要形成分枝形導線狀結構(Frayed wires)，這種分枝形導線狀結構的長度可達到1μm左右。
然而，關于富含鳥嘌呤的DNA的組裝仍存在問題無論是文獻中的G-wire還是Frayed-wire組裝體，尺寸約在10nm-1-1μm，難以調控形成大尺度的有序組裝，很難形成結構規(guī)則的微陣列。而結構規(guī)則的微陣列在DNA分子器件、DNA電路、微通道制造等領域有迫切需求，并且可以作為新型規(guī)整模板，引導功能器件或材料的制備。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是克服現有技術中的不足，提供了一種利用DNA分子中堿基的分子間弱相互作用制備規(guī)則結構的DNA組裝微陣列的DNA組裝制備微陣列的方法。
本發(fā)明的技術方案概述如下一種DNA組裝制備微陣列的方法，由下述步驟組成(1)將DNA序列溶解于純水中，使DNA的水溶液的濃度為10μM-300mM，按體積比為1-99.5∶0.5-99的比例將所述DNA的水溶液與低分子醇或酮混合，加入含Li+或含NH4+或含Na+或含K+的水溶液，所述一價陽離子在溶液中的最終濃度為0-1000mM；(2)將混合溶液升溫至80-95℃，自然冷卻至20-30℃，在2-25℃孵育10-24小時；(3)將云母基底或單晶硅基底或玻璃基底浸于步驟(2)制得的溶液中浸泡10-50分鐘，取出，自然干燥或用氮氣吹干或用空氣吹干，即制得一種DNA組裝制備微陣列。
所述DNA序列為Gx(AyGz)n或Gx(TyGz)n，所述G為鳥嘌呤脫氧核苷酸，A為腺嘌呤脫氧核苷酸，T為胸腺嘧啶脫氧核苷酸，所述x為2-6，y為1-5，z為2-6，n為2-5。
所述低分子醇為甲醇或乙醇或異丙醇，所述低分子酮為丙酮。
本發(fā)明提供一種基于富含鳥嘌呤的DNA分子的有序組裝方法。通過對DNA分子的組成、溶液金屬離子、溶劑等的選擇，可以調節(jié)DNA組裝分支的尺度和形貌，獲得規(guī)則結構的DNA組裝微陣列。
本發(fā)明的優(yōu)點在于提供了一種利用富含鳥嘌呤DNA的分子間弱相互作用，獲得規(guī)則結構的DNA組裝微陣列的簡單方法。通過DNA序列和溶液金屬粒子的選擇，可以調節(jié)DNA組裝微陣列的分支結構。本發(fā)明所述的DNA微陣列能有效促進DNA分子器件、DNA電路、微通道制造等領域的發(fā)展，并且可以作為新型規(guī)整模板，引導功能器件或材料的制備。


圖1是規(guī)則結構DNA組裝微陣列的AFM圖，其長度約10μm，高度約1μm，各相鄰分支為等間隔分布。
圖2是規(guī)則結構DNA組裝微陣列的AFM圖，其長度約3μm，高度約0.8μm，各相鄰分支為等間隔分布。
圖3是DNA序列的圓二色譜圖。
具體實施例方式
下面結合具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
以下的實施例并不限制DNA序列的選擇。
實施例1一種DNA組裝制備微陣列的方法，由下述步驟組成(1)將DNA序列G3(A2G3)3溶解于純水中，使DNA水溶液的濃度為10mM，按體積比為3∶97的比例將所述DNA的水溶液與甲醇混合，加入氯化鋰的水溶液，使Li+在溶液中的最終濃度為1000mM；(2)將混合溶液升溫至95℃，自然冷卻至30℃，在25℃孵育10小時；(3)將云母基底浸于步驟(2)制得的溶液中浸泡50分鐘，取出，自然干燥，即制得一種DNA組裝制備微陣列。
所述G為鳥嘌呤脫氧核苷酸，A為腺嘌呤脫氧核苷酸。
DNA序列的制備方法不限制，可以用自動合成儀或氨基磷酸法合成。
實施例2一種DNA組裝制備微陣列的方法，由下述步驟組成(1)將DNA序列G5(A3G6)2溶解于純水中，使DNA的水溶液的濃度為1mM，按體積比為1∶99的比例將所述DNA的水溶液與乙醇混合，加入氯化銨的水溶液，NH4+在溶液中的最終濃度為500mM；(2)將混合溶液升溫至80℃，自然冷卻至20℃，在2℃孵育24小時；(3)將單晶硅基底浸于步驟(2)制得的溶液中浸泡10分鐘，取出，用氮氣吹干，即制得一種DNA組裝制備微陣列。
所述G為鳥嘌呤脫氧核苷酸，A為腺嘌呤脫氧核苷酸。
DNA序列的制備方法不限制，可以用自動合成儀或氨基磷酸法合成。
實施例3一種DNA組裝制備微陣列的方法，由下述步驟組成(1)將DNA序列G2(T5G2)5溶解于純水中，使DNA的水溶液的濃度為300mM，按體積比為15∶85的比例將所述DNA的水溶液與異丙醇混合，加入氯化鈉的水溶液，Na+在溶液中的最終濃度為100mM；(2)將混合溶液升溫至85℃，自然冷卻至25℃，在20℃孵育15小時；(3)將玻璃基底浸于步驟(2)制得的溶液中浸泡30分鐘，取出，用空氣吹干，即制得一種DNA組裝制備微陣列。
所述G為鳥嘌呤脫氧核苷酸，T為胸腺嘧啶脫氧核苷酸。
DNA序列的制備方法不限制，可以用自動合成儀或氨基磷酸法合成。
實施例4一種DNA組裝制備微陣列的方法，由下述步驟組成(1)將DNA序列G6(T1G4)4溶解于純水中，使DNA的水溶液的濃度為10μM，按體積比為99.5∶0.5的比例將所述DNA的水溶液與丙酮混合，加入氯化鉀的水溶液，所述K+在溶液中的最終濃度為1mM；(2)將混合溶液升溫至90℃，自然冷卻至25℃，在10℃孵育15小時；(3)將云母基底浸于步驟(2)制得的溶液中浸泡40分鐘，取出，用氮氣吹干，即制得一種DNA組裝制備微陣列。
所述G為鳥嘌呤脫氧核苷酸，T為胸腺嘧啶脫氧核苷酸。
DNA序列的制備方法不限制，可以用自動合成儀或氨基磷酸法合成。
實施例5一種DNA組裝制備微陣列的方法，由下述步驟組成(1)將DNA序列G4(T4G5)4溶解于純水中，使DNA的水溶液的濃度為100μM，按體積比為90∶5的比例將所述DNA的水溶液與乙醇混合；(2)將混合溶液升溫至85℃，自然冷卻至20℃，在15℃孵育20小時；(3)將單晶硅基底浸于步驟(2)制得的溶液中浸泡30分鐘，取出，自然干燥，即制得一種DNA組裝制備微陣列。
所述G為鳥嘌呤脫氧核苷酸，T為胸腺嘧啶脫氧核苷酸。
DNA序列的制備方法不限制，可以用自動合成儀或氨基磷酸法合成。
權利要求
1.一種DNA組裝制備微陣列的方法，其特征是由下述步驟組成(1)將DNA序列溶解于純水中，使DNA的水溶液的濃度為10μM-300mM，按體積比為1-99.5∶0.5-99的比例將所述DNA的水溶液與低分子醇或酮混合，加入含Li+或含NH4+或含Na+或含K+的水溶液，所述一價陽離子在溶液中的最終濃度為0-1000mM；(2)將混合溶液升溫至80-95℃，自然冷卻至20-30℃，在2-25℃孵育10-24小時；(3)將云母基底或單晶硅基底或玻璃基底浸于步驟(2)制得的溶液中浸泡10-50分鐘，取出，自然干燥或用氮氣吹干或用空氣吹干，即制得一種DNA組裝制備微陣列。
2.根據權利要求1所述的一種DNA組裝制備微陣列的方法，其特征是所述DNA序列為Gx(AyGz)n或Gx(TyGz)n，所述G為鳥嘌呤脫氧核苷酸，A為腺嘌呤脫氧核苷酸，T為胸腺嘧啶脫氧核苷酸，所述x為2-6，y為1-5，z為2-6，n為2-5。
3.根據權利要求1所述的一種DNA組裝制備微陣列的方法，其特征是所述低分子醇為甲醇或乙醇或異丙醇，所述低分子酮為丙酮。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種DNA組裝制備微陣列的方法，步驟為(1)將DNA序列溶解于純水，并與低分子醇或酮混合，加入含Li
文檔編號C12Q1/68GK1986831SQ20061013048
公開日2007年6月27日 申請日期2006年12月21日 優(yōu)先權日2006年12月21日
發(fā)明者李, 張金利, 楊薇, 鄭琳 申請人:天津大學