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核酸二级结构的表面增强拉曼光谱分析

虽然反平行B型双螺旋结构是核酸分子在生物体中主要的存在形式, 核酸分子还可以通过非Watson Crick碱基间的相互作用形成多种二级结构，例如：平行双螺旋、三螺旋和四链体结构等。非经典的二级结构不仅具有特殊的生物学功能，而且在纳米材料构建、生物传感、药物传递、生物识别等领域也有着非常广泛的应用。然而，由于核酸结构的复杂和多变性，人们对核酸序列形成结构规律的认识和了解非常有限。拉曼光谱技术能够提供分子中化学键振动频率信息，具有极大的潜力成为核酸结构解析的有利手段。然而，由于核酸分子本身的拉曼散射截面低，导致普通拉曼检测灵敏度低。表面增强拉曼光谱技术（SERS）可以极大提高拉曼信号检测的灵敏度。我们前期发展了含有铝和碘离子的银溶胶（Ag IANPs）基底用于核酸二级结构分析。碘离子可以有效抑制SERS噪音信号，铝离子使纳米粒子聚集产生热点。利用这一基底我们检测到核酸G四链体、imotif结构的特征峰。利用结构特征峰可以区分相似的四链体结构。最近的研究发现，溴和镁离子修饰的金纳米材料可以检测到强酸条件下由AA，GG等碱基配对形成的平行双链结构特征。SERS指纹光谱与机器学习相结合可以从核酸序列预测可能形成的二级结构的种类。我们的研究显示，SERS技术具有巨大的潜力成为解析核酸二级结构及研究核酸结构与其他分子相互作用的有力工具。

13 2024-07-26

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