G-四链体特性及其基于核酸辅助检测方法的研究进展

G-四链体(G-quadruplex)是多聚鸟嘌呤(G)重复序列通过Hoogsteen氢键配对形成的由四链构成的非典型二级结构,可与氯化血红素(hemin)结合,形成具有类似过氧化物酶活性的脱氧核酶,可使其底物显色,或改变某些染料的荧光强度,起到生物传感器的作用。G-四链体作为功能性核酸,以其稳定、灵敏、特异性强等优势,受到越来越多的重视。本文主要综述了G-四链体的脱氧核酶特征、G-四链体的改造和修饰、G-四链体结构的诱导形成、其与核酸分析技术联用构建的多种检测方法及在检测方面应用的研究进展和趋势。     

一种基于脱氧核酶的铅离子电致化学发光传感器

本文设计了一种基于脱氧核酶(DNAzyme)检测Pb2+的电致化学发光(Electrocheluminescent,ECL)传感器。将对Pb2+特异性识别的DNAzyme通过金-巯键固定于金电极表面,并与标记有二氧化硅包埋的钌联吡啶(Ru-SNPs)的底物DNA链发生杂交,形成双链DNA(ds-DNA)传感器。Pb2+不存在时,由于Ru-SNPs靠近电极表面,产生强的ECL信号。当Pb2+存在时,DNAzyme催化底物链断裂,Ru-SNPs远离电极表面,导致ECL信号下降。实验结果表明ECL强度与Pb2+浓度在0.2-1.0 nmol/L范围内呈良好的线性关系,检测限可达0.04 nmol/L,其他二价金属离子对其基本无干扰。     

10-23脱氧核酶的研究进展

10-23脱氧核酶(Deoxyribozyme,DRz)是利用体外分子进化技术筛选得到的一种具有催化功能的单链DNA片段,具有高效的催化活性及特异的序列识别能力,能催化RNA特定部位的切割反应,抑制相应蛋白的表达.本文就10-23 DRz的结构、活性影响因素、反应机制、生物特性及应用的研究进展作一综述.     

DNA逻辑计算模型的研究现状与展望

DNA计算因其优异的计算能力已经成为当前研究热点,DNA逻辑计算模型是DNA计算体系与运算实现的重要依托。按应用技术将现有DNA逻辑计算模型进行分类：基于链置换的DNA逻辑计算模型、基于核酶的DNA逻辑计算模型、基于G-quadruplex的DNA逻辑计算模型、基于DNA自组装的逻辑计算模型、基于其他分子技术和分子材料的DNA逻辑计算模型。首先阐述了DNA逻辑计算的研究背景和研究目的以及现阶段在生物分子检测、疾病诊断、多因素分析和生物成像等领域的应用并简述其相关概念;然后梳理各DNA逻辑计算模型的研究历史和现状,分析各类逻辑计算模型所应用的分子操控技术和分子材料以及优缺点和应用前景;最后归纳总结DNA逻辑计算领域当前研究热点和发展前景,为未来提出全新的计算方式奠定基础,为信息、医疗等领域提供更好的服务。     

基于末端脱氧核苷酸转移酶协同G-四链体核酶的恩诺沙星检测新方法

恩诺沙星因抗菌活性强、抗菌谱广而广泛应用于动植物疾病治疗，但过度使用甚至滥用会导致其在动植物食品中的残留量超标，因此发展高效的恩诺沙星检测方法至关重要。本工作基于末端脱氧核苷酸转移酶（TdT）协同G-四链体核酶设计信号放大策略，建立了一种新型恩诺沙星（ENR）电化学检测方法。目标物恩诺沙星与特异性核酸适体的结合触发TdT在电极表面的扩增反应，产生G-四链体核酶纳米线结构，进而发挥辣根过氧化物酶活性催化信号放大，实现恩诺沙星的高灵敏和高特异性检测。本方法对恩诺沙星的线性检测范围为0.5 ~ 50 ng/mL，检测限低至0.043 ng/mL。此外，该无标记电化学生物传感器简单快速，成本低，并成功应用于对实际食品样本的分析检测，显示出较好的应用潜能。     

基于脱氧核酶-荧光共振能量转移效应的食品中铅离子快速检测

为实现食品中铅（Pb2+）污染的快速检测,该研究构建了一种基于Pb2+依赖型脱氧核酶（DNAzyme）及荧光共振能量转移（Fluorescence resonance energy transfer,FRET）效应的“Turn on”型铅离子检测传感器。荧光猝灭基团BHQ1可以作为FRET受体猝灭EvaGreen的荧光。当Pb2+存在时,底物链的特异性切割反应可以减弱BHQ1对EvaGreen的猝灭效果,BHQ1随底物链的断裂而释放,远离供体EvaGreen,因此FRET效应减弱,供体EvaGreen的荧光得以保留。该研究利用Pb2+诱导的FRET效应的减弱及EvaGreen荧光信号的增强可以对铅离子进行定性、定量分析。当脱氧核酶臂长为15 nt~5 nt、EvaGreen浓度为1×、底物链与酶链的浓度分别为400 nmol/L与100 nmol/L时,探究了该方法的检出限及线性范围。该反应可在室温条件下3 min内完成,同时对铅离子具有高度的特异性,可以区分不同的金属离子,并且成功应用于新鲜鸡蛋及自来水中的铅离子定量分析,加标回收率为86.79%~113.32%。该研究设计的“Turn on”型铅离子检测传感器可于室温条件下进行一管混反应,无需扩增,反应迅速,为检测食品中的铅污染提供了一些思路。     

功能核酸生物传感器在铅离子检测中的研究进展

铅离子(Pb2+)是一种广泛存在于环境中的有毒金属污染物,严重影响人类健康.传统的大型仪器检测Pb2方法存在成本高、耗时长、操作过程复杂等弊端,限制了其广泛应用.现如今,生物传感器技术发展迅速,其在Pb2+检测中的应用是当前的研究热点.功能核酸具有稳定性好、易化学合成和功能化修饰的优点,在生物传感器领域中占有重要地位....     

荧光素酶报告基因在转基因蚕中的应用

报道了在针对ＢｍＮＰＶ的核酶转基因蚕筛选过程中利用荧光素酶报告基因的检测及鉴定结果。试验采用的质粒为含家蚕核多角体病毒的即刻早期蛋白基因ＩＥ启动子－荧光素酶报告基因－抗ＨＰＶ ＩＥ核酶基因的联合重组质粒ｐＩＥ－Ｌｕｃ－Ｒｚ。该质粒经限制性内切酶Ｓｃａ Ｉ线性化后用基因枪法导入家蚕早期受精卵,待Ｇ１代测定荧光素酶活性表达较高的蚕的羽化交配产卵,分别于Ｇ２,Ｇ３和Ｇ４代再用ＢｍＮＰＶ接种筛选出对ＮＰＶ     

RNA切割型脱氧核酶功能化纳米材料荧光生物传感研究进展

脱氧核酶是通过体外筛选得到的一种具有酶活性的功能核酸。其中，具有RNA切割功能的脱氧核酶由于具有特异性强、可编程性高及易于合成修饰的特性，已在生物传感领域得到了广泛的发展，但易受核酸酶降解、胞内传输效率低等问题限制了其在体内的应用。纳米材料尺寸小、比表面积大及生物相容性好，在生物领域展现出了出色的应用前景，RNA切割型脱氧核酶与纳米材料的结合为解决上述问题提供了新思路。综述了基于RNA切割型脱氧核酶功能化纳米材料的荧光生物传感的研究进展，首先介绍了RNA切割型脱氧核酶功能化纳米材料的常见功能化策略，随后详细讨论了基于RNA切割型脱氧核酶功能化纳米材料的荧光传感器在体内和体外检测重要生物分子的最新应用，最后就此类传感器的开发所面临的挑战和未来发展方向进行了展望。     

基于特异性识别元件的电化学传感器在食品中重金属检测的研究进展

重金属污染是造成食品安全问题的重要原因之一，同时，重金属检测体系复杂，干扰因素较多，因此开发高效、抗干扰强、操作简便的重金属检测方法是至关重要的。电化学传感技术操作简便、灵敏度高，响应快，在重金属检测中应用广泛，而将特异性识别元件与电化学传感技术结合可以进一步提高其在实际样品中检测重金属的抗干扰性。该文综述了特异性识别元件主要包括脱氧核酶、适配体和离子印迹聚合物及其区别，并介绍了基于特异性识别元件的电化学传感器在食品中重金属(主要包括Pb²⁺、As³⁺、Cd²⁺、Cr^3+/6+)检测的应用。此外，对特异性识别元件在重金属检测领域做出展望，为后续研究提供参考。