Biosensory pro detekci nukleových kyselin – srovnání možných převodníků

Bc. Radka Kolínková

Diplomová práce

Biosensors for detection of nucleic acids – comparison of suitable transducers

Anotace:

Diplomová práce je zaměřena na studium a rozvoj biosenzorů schopných detekovat specifické cílové sekvence DNA. Důležitou součástí takového biosenzoru je biorekogniční část, kterou tvoří jednořetězcové DNA próby imobilizované na povrchu převodníku. Pro modifikaci senzorů bylo využito vysoce specifické nekovalentní interakce streptavidinu (avidinu) s biotinem. Jednotlivé převodníky piezoelektrické, elektrochemické a optické byly srovnávány především na základě účinnosti při detekci komplementárních a nekomplementárních sekvencí, přičemž jako nejúčinnější a nejspolehlivější se jevil automatizovaný systém Biacore, pomocí něhož byly prováděny další analýzy, především ke stanovení vhodných hybridizačních podmínek (vliv Na+ a Mg2+ iontů, balastní DNA) a detekce krátkých i dlouhých sekvencí komplementárního úseku DNA. Kromě hybridizace nekomplementárních a komplementárních sekvencí byla pomocí SPR biosenzoru studována interakce jednobodově zmutovaných sekvencí oligonukleotidů s DNA próbou. Tento záměr vychází z požadavku na schopnost biosenzoru detekovat různé varianty specifického úseku (např. mutující viry a jiné patogeny). Pomocí AFM techniky byla provedena vizualizace DNA hybridizace. Na rozdíl od jiných biodetektorů, studia genosenzorů nejsou rozvinuta v takové míře, práce je tedy jakousi vstupní informací pro další pokročilejší analýzy.

Abstract:

The thesis is focused on biosensors capable of detecting specific DNA targets. Biorecognition reaction is important part of this biosensors. It is consists of a single-stranded DNA probe, which is immobilized on the surface of a suitable transducer. Highly specific noncovalent interaction of streptavidin (avidin) and biotin was used for modification of sensors with the probe. Piezoelectric, electrochemical and optical transducers were compared on the basis of efficiency in the detection of complementary and noncomplementary sequences. Biacore was found as the most effective and reliable automated system, it was further used for analysis and for determination of appropriate hybridization conditions (Na+ and Mg2+ ions and DNA ballast effects) and detection of short and long sequences of complementary DNA segments. Interaction of single-base mismatched targets with DNA probe was studied by this SPR sensor, too. It is important for detection of number of variations of a specific sequences (eg. mutating viruses and other pathogens). Atomic force microscopy technique was used to visualize the DNA hybridization on a gold surface. At present, the studies on genosensors are not developed to the optimal extent and this work serves as an introductory information for more advanced studies.

Klíčová slova

DNA biosenzor, QCM, rezonance povrchových plazmonů, cyklická voltametrie, AFM, DNA biosensor, Surface plasmon resonance, cyclic voltammetry

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 13. 5. 2011

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 6. 6. 2011
• Vedoucí: doc. RNDr. Petr Skládal, CSc.

Masarykova univerzita

Přírodovědecká fakulta

Magisterský studijní program / obor:
Biochemie / Analytická biochemie