PNA探针

1991年丹麦科学家PETER E. NIELSEN等人，将酰胺键替代DNA原有的脱氧核糖磷酸骨架，设计出了人造分子PNA (Peptide nucleic acid，肽核酸)，不仅能像DNA一样储存遗传信息，还具有类似蛋白质的“骨架”，化学性质比普通DNA更稳定。

PNA没有DNA，RNA上的戊糖和磷酸基团，呈电中性，因此PNA与DNA，RNA之间缺乏电性相斥的现象，使PNA/DN之间结合的结合强度大于DNA/DNA之间的结合；PNA既不属于多肽，也不属于核酸，因此PNA不易被蛋白酶或核酸酶水解，不管是体内或体外，PNA在广泛的pH条件下都能保持长时间稳定，不易被降解；PNA由于碱基之间的互补配对，热稳定性高。

PNA探针与DNA的结合

1、含有与靶DNA同型嘌呤的PNA能够直接嵌入双链DNA中。

2、PNA双重双链嵌入，能够形成稳定的复合物，但只能发生在含有修饰碱基的PNA分子上。

3、富含胞嘧啶的PNA能够与其互补的靶DNA结合形成三螺旋结构。

4、PNA与DNA中的目标位点结合，形成了PNA-DNA-PNA稳定的三链体。

PNA探针的设计原则

1、亲和力好，长度只需12nt~21nt

2、氨基酸：在序列的C或N端连接一个赖氨酸或半胱氨酸

3、嘌呤含量过多的碱基序列有聚集现象且溶解度低

①A(腺嘌呤)+G(鸟嘌呤)的总数≤PNA总数的60%；

②连续嘌呤≤4个，G(鸟嘌呤)≤3个

4、为增加溶解度，可以在碱基序列中增加O linker，E linker，X linker，赖氨酸等溶解度促进因子

5、避免自我互补序列：反向重复、发夹和回文序列；①四个碱基互补是可行的， 但只含有C和G的除外。然而当它们被一个或多个碱基间隔时，也是可行的；

② 6个及以上碱基连续互补是不可行的；

③当被一个或多个碱基间隔时，6个碱基互补是可行的，但只含有C和G的除外；

④ 即使被一个或多个碱基间隔，8 个碱基互补也是不可行的；

PNA探针的应用

1. 调节基因表达

由于PNA能与DNA形成稳定的三链体/链侵入/链替代复合物，能够终止转录过程，起到拮抗基因表达的作用；PNA可通过其反义作用，阻碍以mRNA的编码区为靶标的翻译，抑制基因的表达。由此，PNA通过靶向DNA/mRNA的作用，可以完成对基因表达的调控。

2. 细胞导入

用作基因治疗药物的PNA寡聚物，一般含约15个核碱基、相对分子质量约3000，其物理性质主要由亲水性分子决定，很难透过细胞的脂质膜。但由于PNA是采用类似合成肽的技术制备，通过衍生和修饰，可以改善PNA寡聚物在细胞中的摄入效率，如将PNA与细胞透过肽、核定位信号肽偶合，或与亲脂性基团偶合等。

3. 探针技术

对特定的核酸序列进行快速精准检测，在生物医药研究、疾病诊断、环境监测以及工业和临床标本的检测分析中都起着至关重要的作用。PNA在复杂生理环境中具有优异的代谢稳定性，与天然核苷酸也具有杂合能力，使其成为了一种理想的传感器件。如利用PNA技术作为识别元件，构建一种可用于检测活性蛋白质的通用型比色核酸生物传感器，并且以凝血酶为例，借助核酸适体（Aptamer）实现了对血清样品中凝血酶的灵敏、可视化检测（徐梦佳. 基于功能肽核酸探针的生物传感器构建及其在疾病标志物快速检测中的应用研究[D].中国科学院大学(中国科学院宁波材料技术与工程研究所)，2020.）。

（有自己实验用过的，也有网络整理总结的，仅用于学习）