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识别蛋白降解片段的核酸适配体

核酸适配体是一种通过体外筛选技术(SELEX)获得的具有识别功能的核酸分子,由于具有化学稳定性高、亲和力高和生产成本低等特点,已成为当前生物分析和生物医学研究中重要的智能生物工具。适配体可识别的靶标分子范围广泛,对于蛋白质分子,不管是纯化的可溶性蛋白,还是位于细胞表面的复杂蛋白都可以作为适配体的靶标分子,但前提是这些靶标蛋白必须具有天然稳定的构象。但是对于临床样本(血液、尿液或粪便)中的蛋白质,由于受到水解、氧化和pH变化等影响可能发生降解,从而大大降低适配体的特异性结合能力。


以艰难梭菌(Clostridium difficile)为例,艰难梭菌是引起抗菌药物相关性腹泻和伪膜性结肠炎的主要致病菌,致病性主要是由于其产生的毒素A和毒素B(TcdA和TcdB)会与肠上皮细胞的糖蛋白结合,破坏肠道屏障,最终导致急性炎症和腹泻。由于抗生素的广泛大量使用,艰难梭菌感染已经对全球健康造成了严重威胁。这些毒素排出人体后,由于生理条件等改变,会自发降解成蛋白小片段或肽链,给临床诊断艰难梭菌感染带来了巨大挑战。因此建立准确、快速的诊断方法对于控制艰难梭菌感染至关重要。


大连理工大学团队首先开发了新型核酸适配体体外筛选方法,得到了可以识别毒素B降解片段(DN-toxin B)的适配体,两者的结合能力在nM级别。此外,该适配体可以结合天然毒素B(FN-toxin B)和热处理的毒素B(TN-toxin B),对于重组型毒素B(R-toxin B)、毒素A(toxin A)和谷氨酸脱氢酶(GDH)等表现出良好的选择性。进一步研究发现,适配体识别的毒素B降解片段的分子量在50 kDa左右。


在此基础上,该团队发展了一种简便的微流控纸分析器件,实现了粪便样品中艰难梭菌的可视化检测,与商业化的检测试剂盒相比,该器件在较短的时间内可以达到更高的灵敏度。对于流行株NAP1,在30分钟内可以检测到104个细菌。


该成果在线发表于Angewandte Chemie International Edition,并被选为热点文章(hot paper)和封面文章(back cover)。大连理工大学环境学院为论文第一通讯单位,加拿大McMaster大学生物界面研究所John D. Brennan教授和生物化学和生物医学系Yingfu Li教授为文章的共同通讯作者。


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):

In Vitro Selection of A DNA Aptamer Targeting Degraded Protein Fragments for Biosensing

Meng Liu*, Jiayi Wang, Yangyang Chang, Qiang Zhang, Dingran Chang, Christy Hui, John Brennan*, Yingfu Li*

Angew. Chem. Int. Ed., 2020, DOI: 10.1002/anie.202000025


作者简介


刘猛,大连理工大学环境学院教授、博士生导师,2012年于大连理工大学获得博士学位,2013-2017年在McMaster大学从事博士后研究,2017年至今在大连理工大学工作。先后获得国家海外高层次人才引进计划-青年项目,国家自然科学基金优秀青年科学基金项目等。研究领域包括功能核酸、微流控器件等。


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