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DNA氧化损伤与癌症、人体衰老及退行性疾病的发生密切相关。紫外光照射、环境污染物的暴露以及新型纳米材料的广泛应用都可能引起细胞内活性氧水平的升高进而引起DNA氧化损伤。8-oxodG作为一类重要的DNA氧化损伤标志物,在人体血样、尿样、细胞、组织等生物样品中广泛检测用于评价环境污染毒物的暴露与人类疾病发生的风险。 高效液相色谱串联质谱(HPLC-MS/MS)因为灵敏度高、准确性好是检测DNA氧化损伤产物的“金标准”,但检测前需要通过脱氧核糖核酸酶(DNaseⅠ)、磷酸二酯酶(SVP)和碱性磷酸酶(ALPase)将基因组DNA酶解成单核苷产物。溶液体系下的酶解耗时长(>12h),酶解结束还需超滤除酶,氧气及溶液中痕量金属离子容易引起dG的氧化为8-oxodG的检测带来干扰。目前,酶反应器因为酶载量高,酶活性损失小,稳定性好在蛋白组学已经有了非常成熟的应用。而酶反应器在基因组DNA的酶解和DNA加和物定量检测方面的研究尚属空白,因此本文提出发展一种可将基因组DNA酶解为单核苷的DNaseⅠ-SVP-ALPase级联酶反应器。 本研究采用溶胶-凝胶法制备毛细管硅胶整体柱,通过戊二醛法将酶固载于整体柱制备DNaseⅠ,SVP及ALPase酶反应器。三种单酶反应器依次串联构建DNaseⅠ-SVP-ALPase级联酶反应器。实验对酶反应器进行了电子显微镜表征,荧光显微镜表征,酶载量和酶活检测。结果表明酶反应器通透性好和背压低,三种酶均成功地键合到整体柱上并具有高的酶载量(1.25~1.71 mg/mL)。此外,高的酶密度使得酶反应器酶活要高于溶液体系。随后,我们对级联酶反应器酶解小牛胸腺DNA(ct-DNA)得到单核苷产物的酶切效率进行评价,结果显示酶反应器酶解效率(45 min时酶切效率达到99.3%)要远高于溶液酶解体系(6h时酶切效率为93.0%)。级联酶反应器用于酶解DNA的重复性和稳定性好,可以重复使用和长期保存。 将级联酶反应器应用于苯醌化合物/H2O2体外诱导ct-DNA氧化损伤效应的研究。首先,建立了基于级联微酶反应器酶解离线串联LC-MS/MS定量分析8-oxodG的方法。然后,通过不同的苯醌化合物/H2O2体外诱导ct-DNA产生氧化损伤,DNA样品采用级联酶反应器酶解结合UHPLC-MS/MS定量分析8-oxodG水平,实验结果与溶液体系下酶解的检测结果相近,证明所构建的级联酶反应器可用于基因组DNA的有效酶解和8-oxodG的准确定量。酶反应器体系比溶液酶解体系更具有优势:高的酶解效率有利于减小酶解过程带来的DNA氧化;省去了溶液体系酶解的除酶过程,样品可直接质谱进样分析,提高分析效率。 纳米银作为杀菌剂在医疗领域中已有广泛的应用。肝脏是人体重要的代谢器官,为了研究不同尺度的纳米银对HepG2肝癌细胞的DNA氧化损伤效应,我们分别采用20,50,100 nm的纳米银暴露HepG2细胞,考察纳米银对HepG2细胞的DNA氧化损伤效应。结果表明,纳米银能够诱导细胞ROS和8-oxodG水平的升高,且诱导趋势为20 nm>50 nm>100 nm。我们还将构建的级联酶反应器应用于了纳米银对HepG2细胞氧化损伤效应研究,证明我们构建的级联酶反应器可以用于细胞DNA的酶解和8-oxodG的定量分析。 本研究成功地构建了可将基因组DNA有效酶解为单核苷的级联酶反应器,结合HPLC-MS/MS可用于8-oxodG的准确定量。该级联酶反应器有望进一步应用于基因组DNA样品中DNA加和物的快速鉴定和高灵敏分析。