基于λ核酸外切酶辅助电流放大技术的超高灵敏微囊藻电化学DNA传感器的研究.pdfVIP

基于λ核酸外切酶辅助电流放大技术的超高灵敏微囊藻 电化学 DNA 传感器的研究 ∗ 邵燕红，童萍，唐淑榕，张兰 ，陈国南 食品安全分析与检测教育部重点实验室，运动科学研究中心， 福建省食品安全分析与检测技术重点实验室，福州大学，福州 350002 ∗E-mail: zlan@fzu.edu.cn 本文研制了一种基于 λ 核酸外切酶辅助电流放大技术的电化学 DNA 生物传 感器，用于微囊藻 DNA 的超高灵敏、高特异性检测。λ核酸外切酶可以催化双链 DNA 分子自 5′-P 末端进行逐步的加工和水解，释放出 5′单核苷酸，将双链 DNA [1] 转变成单链 DNA ，但它不能降解 5′-OH 末端。根据 λ 核酸外切酶的特点 ，利用 Integrated DNA Technologies 检测系统，设计出发卡式探针 ssDNA，在探针 5′末端 磷酸化，在需要的序列处加入 spacer 9 以停止酶的切割，且在另一端用巯基标记， 通过 Au-S 键将发卡探针固定在金电极表面。当微囊藻 DNA 序列不存在时，探针 [2] ssDNA 在电极表面形成稳定的发卡结构，与杂交指示剂亚甲基蓝（MB ） 溶液相 互作用，会有较多的 MB 分子嵌入到探针中，有很强的电化学信号。发卡探针与 微囊藻 DNA 杂交后，发卡结构被打开，形成末端被磷酸化的 DNA 双螺旋结构，λ 核酸外切酶存在时，就会切割双链部分至 spacer 9 处，释放微囊藻 DNA 序列，与 电极上另一完整的发卡探针再次杂交并被 λ 核酸外切酶切割，如此循环。在一定 条件下，一条微囊藻 DNA 序列能进行多次的循环切割反应，最终导致电极上的发 卡探针 ssDNA 只剩下很少的一段序列，与 MB 溶液相互作用，电化学信号大大降 低（如图 1），从而实现微囊藻DNA 的高灵敏检测。本文设计的新型微囊藻电化学 DNA 生物传感器，通过 λ核酸外切酶循环切割，达到电流信号放大作用，提高了 检 测 的 选 择 性 和 灵 敏 度 。 在 最 佳 条 件 下 ， 传 感 器 的 线 性 范 围 为 6.0×10-17mol/L-1.6×10-15 mol/L ，检测限达到2.6×10-17 mol/L 。该传感器能较好的识 别完全互补，两个碱基错配，三个碱基错配和完全错配序列，有望用于实际水样 微囊藻 DNA 的超低含量检测。 本文由国家自然科学基金项目），教育部高等学校科技创新工程重 大项目培育资金项目（708056 ），福建省科技厅自然科学基金（2009J1028 ），福建 省发改委产业技术开发重点项目资助。 图 1 传感器 DPV 信号与酶切割时间的关系 参考文献 [1] Kuangwen Hsieh, Yi Xiao, and H. Tom Soh, 2010. Langmuir, 26(12), 10392-10396. [2] Ju, H., Zhou, J., Cai, C. and Chen, H., 1995. Electroanal. 7, 1165-1170. Electrochemical DNA Biosensor Based on Current Amplification Assisted by λ exonuclease for Ultrasensitive Detection of Microcystis spp. Yanhong Shao, Ping Tong, Shurong Tang, Lan Zhang*, Guonan Chen Key Laboratory of Analysis and Detection for Food Safety Ministry of Education,