DNA, RNA碱基和稀有碱基的太赫兹光谱检测

作者：汤明杰; 颜识涵; 张明焜; 魏东山; 杜春雷^*; 崔洪亮

来源：光谱学与光谱分析, 2020, 40(08): 2388-2391.

• 碱基
• 稀有碱基
• 太赫兹时域光谱
• 拉曼光谱

核酸分子碱基的光谱特征分析对生物遗传学研究具有重要意义。探讨太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术和拉曼光谱(Raman spectroscopy)技术用于DNA和RNA碱基和稀有碱基的光谱检测的可行性。分析了7种固体核酸碱基的太赫兹振动光谱和拉曼光谱,对THz-TDS技术和拉曼光谱技术进行了对比研究。实验结果表明,在THz-TDS实验中,胞嘧啶(cytosine, C)、鸟嘌呤(guanine, G)、腺嘌呤(adenine, A)、胸腺嘧啶(thymine, T, DNA专有)和尿嘧啶(uracil, U, RNA专有)和稀有碱基[5-甲基胞嘧啶, 5-methylcytosine (m5C)、 1-甲基腺嘌呤, 1-methyladenine (m1A)]在0.2～2.0 THz频段内特征吸收峰和吸收强度差异显著,可以直观地识别出7种碱基的差异;拉曼光谱中, 7种碱基也表现出很多明显的不同特征峰,而正是由于拉曼光谱的特征峰杂而多,故不能直观的识别多种物质。且其吸收强度的差异与粉末的厚度,粒度和光聚焦的深度有关,样品的荧光还会给拉曼光谱带来干扰,同时激光还可能会损伤生物样品。这说明此两种技术均能够识别7种常见和稀有碱基, THz-TDS技术在识别这7种碱基的能力上优于拉曼光谱技术,表现出较为简洁,快速和无损的检测性能。THz-TDS技术不仅为DNA和RNA碱基和稀有碱基的识别提供了一种快速和准确的检测方法,也为生物遗传学研究奠定实验基础。

• 单位
  中国科学院大学; 中国科学院重庆绿色智能技术研究院