基于DNA步行器的核酸电化学分析研究取得进展

核酸是遗传信息的携带者和基因表达的物质基础,核酸结构与功能的关系不仅是生物化学与分子生物学学科的研究重点,也是相关遗传性疾病与传染病临床诊断的重要依据。针对核酸的分析方法已在生命科学研究、药物筛选、分子诊断、环境监测等领域取得了迅速的发展。传统的凝胶电泳与聚合酶链式反应等技术存在复杂的操作与试剂的高毒性等缺点,因此需要发展新型的操作简便、快速灵敏的核酸分析方法。

DNA步行器是一类特定DNA结构在链置换或酶催化反应驱动下沿特定轨道定向移动的DNA纳米机器,一般由轨道组件、步行组件和驱动组件所构成。步行组件的不断移动一般是通过设计有偏向的系统状态实现的,从高能态到较低能态的自动转变驱动纳米机器的运行,该过程的实现伴随着能量的消耗。目前,研究人员已设计构建了各种轨道精确、自动运行的DNA步行器,并应用于药物输送、生物分子检测、细胞成像等诸多生物医学领域的应用中。

近期,中国科学院苏州生物医学工程技术研究所研究员缪鹏课题组基于DNA步行器设计了多种针对核酸的超灵敏电化学分析方法。首先设计了基于切刻内切酶催化的电化学传感器,通过在电极界面以不同比例修饰DNA轨道分子与步行分子,在目标分子存在下组装成DNA三角星纳米结构,起始酶切步行反应,通过检测后标记的电信号分子的响应强度实现对目标核酸的检测;接着设计了一个无标记的自行走阻抗传感器,在组装的DNA四面体不同顶点处安置DNA步行器各组件,最终在辅助DNA探针存在条件下,显著改变电极界面的电阻值,从而实现对目标核酸分子的快速简便地检测;随后,进一步设计了双足DNA步行器,首先在合成的金磁复合纳米颗粒表面进行一步链置换聚合反应,生成的单链DNA辅助组装双足DNA步行组件,并与电极界面修饰的DNA分子杂交形成Pb2 依赖型DNAzyme,驱动双足步行,通过检测吸附的银纳米颗粒的溶出伏安响应,实现高灵敏度的核酸检测。这些基于DNA步行器的电化学分析方法不仅可以实现低丰度核酸的特异性检测,还具有反应条件温和、成本低、可扩展性强等优点,在生物分析和基于核酸检测的疾病诊断方面展示出极大的应用潜力。

相关工作得到国家自然科学基金面上项目(81771929)、政府间国际科技创新合作重点专项(2017YFE0132300)、中科院科研装备研制项目(YJKYYQ20170067)等的资助。相应的研究成果已发表(Anal. Chem., 2019, 91, 4953-4957;Electrochem. Commun., 2019, 99, 51-55;Electrochem. Commun., 2019, 101, 1-5;New J. Chem., 2019, 43, 7928-7931)。

基于DNA步行器的核酸电化学分析研究取得进展

图1 基于双足DNA步行器的核酸电化学传感器示意图

基于DNA步行器的核酸电化学分析研究取得进展

图2 (A)DNA四面体形成、(B)链置换反应及(C)双足DNA步行的聚丙烯酰胺凝胶电泳验证。(D)循环伏安与(E)交流阻抗谱验证电极界面反应过程

基于DNA步行器的核酸电化学分析研究取得进展

图3 (A)基于双足步行器进行核酸检测的线性扫描伏安图。(B)对应的标准曲线

来源:中国科学院苏州生物医学工程技术研究所

温馨提示:近期,微信公众号信息流改版。每个用户可以设置 常读订阅号,这些订阅号将以大卡片的形式展示。因此,如果不想错过“中科院之声”的文章,你一定要进行以下操作:进入“中科院之声”公众号 → 点击右上角的 ··· 菜单 → 选择「设为星标」

基于DNA步行器的核酸电化学分析研究取得进展基于DNA步行器的核酸电化学分析研究取得进展基于DNA步行器的核酸电化学分析研究取得进展

版权声明:本文内容由互联网用户自发贡献,该文观点仅代表作者本人。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如发现本站有涉嫌抄袭侵权/违法违规的内容, 请发送邮件至 举报,一经查实,本站将立刻删除。

(0)
上一篇 2024年6月21日 下午5:55
下一篇 2024年6月22日 上午8:07

相关推荐

  • 中共江西省委关于十九届中央第六轮巡视整改进展情况的通报

    中共江西省委关于十九届中央第六轮巡视整改进展情况的通报 根据党中央统一部署,2020年10月9日至12月20日,中央第五巡视组对江西省开展了常规巡视。2021年2月5日,中央巡视组…

    科研百科 2023年3月6日
    677
  • 科研项目安全风险表现

    科研项目安全风险 随着科技的不断进步,科研项目也在不断发展。然而,科研项目也面临着各种安全风险。这些风险可能会对科研项目的进展和成果造成不可挽回的影响。因此,在科研项目中,我们需要…

    科研百科 2025年2月4日
    0
  • 纬地边坡防护

    纬地边坡防护 纬地边坡防护是指使用特殊的材料或技术来保护纬地边坡免受侵蚀和损坏。纬地是指地球表面的一个区域,由于地球自转和纬度的变化,纬地边坡在不同的地理位置上可能会受到不同的侵蚀…

    科研百科 2024年10月10日
    11
  • 教科研项目情况

    教科研项目情况 随着教育的不断发展,教科研项目已经成为教育中不可或缺的一部分。教科研项目不仅能够帮助学生更好地掌握知识和技能,还能够提升教师的专业素养和教学水平。本文将介绍教科研项…

    科研百科 2025年2月10日
    0
  • Windows还是Android?餐饮收银管理系统怎么选?(收银系统安卓和windows)

    过去,基于PC端的Windows系统的餐饮收银管理系统是主流,而且一直被视为餐饮商家“上档次”的佐证,常见于酒楼、宾馆等大型餐饮实体。 但随着移动互联网的高速发展,基于Androi…

    科研百科 2022年7月27日
    227
  • 物业项目经理晋级考核

    物业项目经理晋级考核 随着城市化进程的不断加速,物业管理行业也变得越来越重要。作为物业项目经理,他们需要具备更高的专业素养和领导能力,以带领团队实现更高的业绩目标。因此,物业项目经…

    科研百科 2024年10月30日
    0
  • 备考高级系统分析师-项目管理-范围管理-进度管理(项目管理师 系统分析师)

    继续肝,争取3月底吧基础知识点完结,然后开始下午案例的学习 复习,时间有点紧张了,5月份开考了,本章的内容主要是项目管理的范围管理和进度管理,全是高项的知识点,但是系分里内容已经很…

    科研百科 2022年10月26日
    244
  • 科研项目研究目标怎么写

    科研项目的研究目标是指研究的目的和方向,是科研项目的核心和灵魂。一个好的研究目标能够指导科研项目的开展,确保科研项目能够达到预期的成果和目的。 在撰写科研项目的研究目标时,应该注意…

    科研百科 2024年11月10日
    3
  • 大赞!首个四川主导研制的中医药ISO国际标准《中医药-川芎》正式发布

    封面新闻记者 周卓玥 记者从省中管局了解到,3月15日,国际标准化组织(ISO)正式发布了《中医药-川芎》国际标准(ISO 8071:2024 Traditional Chines…

    科研百科 2024年4月13日
    95
  • 挂靠信息系统项目管理师

    挂靠信息系统项目管理师:风险与机遇并存 随着信息技术的不断发展,信息系统项目管理师(IPM)这一职业也越来越受到关注。作为信息技术领域的重要专业人才,信息系统项目管理师在项目开发、…

    科研百科 2025年1月27日
    2