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脱氧核酶探针用于活细胞内miRNA的放大检测

MicroRNA(miRNA)是一类大小约为19~25个碱基的非编码RNA。近年来的研究发现,miRNA的异常表达与肿瘤的发生发展、早期诊断及患者的预后密切相关。因此,对于miRNA的检测在疾病诊断及分子生物学的功能分析方面都具有十分重要的意义。然而,绝大多数的microRNA在细胞内丰度较低,且细胞内环境复杂。传统的miRNA检测技术需要裂解大量细胞,得到的结果只是细胞群体平均miRNA的表达。因此,发展活细胞内miRNA的原位放大检测技术具有重要意义。DNAzyme(脱氧核酶)是具有生物催化活性和结构识别能力的DNA片段,它具有容易修饰、催化效率高、化学稳定性好等优点。另外,与传统蛋白酶相比,DNAzyme能重复多次地变性、复性而不丧失酶活性,因此很适用于细胞内实现对目标物的高灵敏检测。


近日,湖南大学化学化工学院、化学生物传感与计量学国家重点实验室、生物纳米与分子工程湖南省重点实验室王柯教授(点击查看介绍)研究团队提出一种基于裂开型脱氧核酶的传感器,并将其用于活细胞内miRNA的检测。在这一设计中,两条裂开型脱氧核酶链和底物链杂交后修饰在金纳米颗粒表面。只有目标miRNA与核酶结合后才能激活核酶,催化切割底物链,使荧光标记的短链远离金纳米颗粒的表面,荧光恢复。同时,释放的miRNA能与其他未激活的核酶链杂交进行下一轮的切割循环反应。以这种“杂交-切割-释放”的方式,每条miRNA可以多次循环利用,切割多条基底链,从而实现miRNA的放大检测。结果表明,该方法的检测限为10 pM,比其他无放大的直接检测灵敏度提高了2-3个数量级。这一研究成果近日发表在美国化学会旗下的Analytical Chemistry上。第一作者为湖南大学的硕士研究生吴亚楠,化学化工学院的王柯敏教授和黄晋教授为论文的通讯作者。

图1. 基于金纳米颗粒的裂开型脱氧核酶探针用于活细胞内的miRNA的放大检测


此外,该课题组在利用DNAzyme构建探针,并用于细胞内重要生命物质的分析检测方面还做了一些相关的工作,在2016年报道了一种基于核酸适配体核酶(aptazyme)和金纳米颗粒构建的荧光探针用于活细胞内ATP的放大检测,并发表在Analytical ChemistryAnal. Chem., 2016, 88, 5981)上。另外,该课题组还发展了一种发夹自锁型脱氧核酶探针用于活细胞内miRNA的放大检测,研究成果也发表在Analytical Chemistry (Anal. Chem., 2017, 89, 5850)上。


该论文作者为:Yanan Wu, Jin Huang, Xiaohai Yang, Yanjing Yang, Ke Quan, Nuli Xie, Jing Li, Changbei Ma and Kemin Wang

原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):

Gold Nanoparticle Loaded Split-DNAzyme Probe for Amplified miRNA Detection in Living Cells

Anal. Chem., 2017, 89, 8377, DOI: 10.1021/acs.analchem.7b01632


导师介绍

王柯敏

http://www.x-mol.com/university/faculty/10117


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