PNA探針

1991年丹麥科學家PETER E. NIELSEN等人，將酰胺鍵替代DNA原有的脫氧核糖磷酸骨架，設(shè)計出了人造分子PNA (Peptide nucleic acid，肽核酸)，不僅能像DNA一樣儲存遺傳信息，還具有類似蛋白質(zhì)的“骨架”，化學性質(zhì)比普通DNA更穩(wěn)定。

PNA沒有DNA，RNA上的戊糖和磷酸基團，呈電中性，因此PNA與DNA，RNA之間缺乏電性相斥的現(xiàn)象，使PNA/DN之間結(jié)合的結(jié)合強度大于DNA/DNA之間的結(jié)合；PNA既不屬于多肽，也不屬于核酸，因此PNA不易被蛋白酶或核酸酶水解，不管是體內(nèi)或體外，PNA在廣泛的pH條件下都能保持長時間穩(wěn)定，不易被降解；PNA由于堿基之間的互補配對，熱穩(wěn)定性高。

PNA探針與DNA的結(jié)合

1、含有與靶DNA同型嘌呤的PNA能夠直接嵌入雙鏈DNA中。

2、PNA雙重雙鏈嵌入，能夠形成穩(wěn)定的復合物，但只能發(fā)生在含有修飾堿基的PNA分子上。

3、富含胞嘧啶的PNA能夠與其互補的靶DNA結(jié)合形成三螺旋結(jié)構(gòu)。

4、PNA與DNA中的目標位點結(jié)合，形成了PNA-DNA-PNA穩(wěn)定的三鏈體。

PNA探針的設(shè)計原則

1、親和力好，長度只需12nt~21nt

2、氨基酸：在序列的C或N端連接一個賴氨酸或半胱氨酸

3、嘌呤含量過多的堿基序列有聚集現(xiàn)象且溶解度低

①A(腺嘌呤)+G(鳥嘌呤)的總數(shù)≤PNA總數(shù)的60%；

②連續(xù)嘌呤≤4個，G(鳥嘌呤)≤3個

4、為增加溶解度，可以在堿基序列中增加O linker，E linker，X linker，賴氨酸等溶解度促進因子

5、避免自我互補序列：反向重復、發(fā)夾和回文序列；①四個堿基互補是可行的， 但只含有C和G的除外。然而當它們被一個或多個堿基間隔時，也是可行的；

② 6個及以上堿基連續(xù)互補是不可行的；

③當被一個或多個堿基間隔時，6個堿基互補是可行的，但只含有C和G的除外；

④ 即使被一個或多個堿基間隔，8 個堿基互補也是不可行的；

PNA探針的應(yīng)用

1. 調(diào)節(jié)基因表達

由于PNA能與DNA形成穩(wěn)定的三鏈體/鏈侵入/鏈替代復合物，能夠終止轉(zhuǎn)錄過程，起到拮抗基因表達的作用；PNA可通過其反義作用，阻礙以mRNA的編碼區(qū)為靶標的翻譯，抑制基因的表達。由此，PNA通過靶向DNA/mRNA的作用，可以完成對基因表達的調(diào)控。

2. 細胞導入

用作基因治療藥物的PNA寡聚物，一般含約15個核堿基、相對分子質(zhì)量約3000，其物理性質(zhì)主要由親水性分子決定，很難透過細胞的脂質(zhì)膜。但由于PNA是采用類似合成肽的技術(shù)制備，通過衍生和修飾，可以改善PNA寡聚物在細胞中的攝入效率，如將PNA與細胞透過肽、核定位信號肽偶合，或與親脂性基團偶合等。

3. 探針技術(shù)

對特定的核酸序列進行快速精準檢測，在生物醫(yī)藥研究、疾病診斷、環(huán)境監(jiān)測以及工業(yè)和臨床標本的檢測分析中都起著至關(guān)重要的作用。PNA在復雜生理環(huán)境中具有優(yōu)異的代謝穩(wěn)定性，與天然核苷酸也具有雜合能力，使其成為了一種理想的傳感器件。如利用PNA技術(shù)作為識別元件，構(gòu)建一種可用于檢測活性蛋白質(zhì)的通用型比色核酸生物傳感器，并且以凝血酶為例，借助核酸適體（Aptamer）實現(xiàn)了對血清樣品中凝血酶的靈敏、可視化檢測（徐夢佳. 基于功能肽核酸探針的生物傳感器構(gòu)建及其在疾病標志物快速檢測中的應(yīng)用研究[D].中國科學院大學(中國科學院寧波材料技術(shù)與工程研究所)，2020.）。

（有自己實驗用過的，也有網(wǎng)絡(luò)整理總結(jié)的，僅用于學習）