新型DNA酶生物传感技术在肿瘤液体活检中的研究进展 .pdf

和核心催化区组成。底物结合臂通过典型的Watson-Crick碱基互补配对与RNA

底物结合；核心催化区是酶分子中的关键部分，具有高度保守的序列，通过金属

离子的协助实现对DNA底物的催化反应。目前在生物传感中应用最广泛的是8-

17DNA酶和10-23DNA酶（表1）。

表1生物传感常用DNA酶的分类及主要特性

参考

DNA酶酶序列催化阳离子催化底物底物序列切割位点

文献

8-17DNA酶NNNNTCCGAGCCGGACGANNNNPb2\Zn2\Mg2+RNA、RNA-DNA嵌合体NNNNNrGANNNNrCArU[13]

10-23DNA酶NNNNAGGCTAGCTACAACGANNNNMg2+RNA、RNA-DNA嵌合体NNNNUrANNNNrA(rC/T/rU)[1]

G-四体（G）GS3NI-7G«Nl-7G»3Nl-7G3-TMB、ABTS、鲁米诺等--[15]

注:“为切割位点;TMB为3,3二5,5七四甲基联苯胺ABTS为2,2，-联氮双（3-乙基苯并嚏哩帕6-磺酸）二铉盐为无

2.8-17DNA酶：2017年，Liu等［13］报道了8-17DNA酶的三维结构。经

典的8-17DNA酶具有14个核昔酸的催化核心，其中9个核昔酸在催化核心结构

域，5个核昔酸在单结构域。由8-17催化的RNA切割反应通过核糖环的2,

-氧对磷酸二酯键的内部亲核攻击发生，形成五配位物质（过渡态或短寿命中间

体），在金属离子辅因子如Mg2+和n2+等存在下，进而形成2,，3,-环状磷

酸和5,羟基末端的RNA片段。而当Pb2+存在时，DNA酶催化两步反应机制，其

中上述酯交换反应之后是2,，3,-环状磷酸酯的水解［17］。随后的研究表

明，除催化核心以外的其他位置的核昔酸取代、添加和删除具有良好的耐受性［1

8］o

3.10-23DNA酶：10-23DNA酶是已知切割活性最高的DNA酶，在高Mg2+浓

度（10mmol/L或以上）下该DNA酶的催化常数（kcat）仍为WO.IminT［19］。

10-23DNA酶因其催化能力强、序列可编辑性好等优势，已被广泛应用于各种细

胞RNA分子的研究［14］。其催化核心由15个脱氧核昔酸组成，切割位点位于

RNA分子上的2个未配对的嘿吟（A或G）或者嚅噬（U或C）之间，切割RNA之

后可产生2，（3，）-环磷酸和5,羟基末端的切割产物［20］o每个二核昔酸

底物与适当匹配的DNA酶的切割活性为AU=GUGOAC0在二价金属离子存在的情

况下，10-23DNA酶能在噂吟-嚅噬交界位点以高核昔酸选择性裂解RNA底物［2

1］o

4.G-四体DNA酶：G-四体(G-quadruplex,G4)是由富含鸟噂吟的

DNA通过分子内或分子间霍氏氢键形成的核酸三维二级结构［15］。G-四

体可以由1条、2条或4条富含G的DNA组成，具有高稳定性和易于化学修饰

的优势。类似于带有“口袋”的长四边形空心管，G-四体有一个含有中央镁

基内衬通道，可以容纳碱金属离子，而K+的存在可以进一步稳定G-体的结构

［22］(表1)o

20世纪90年代末报告了结合氯化血红素的G-四体表现出过氧化物酶活

性［23］。G-四体可以通过几-几堆叠稳定氯化血红素，其催化活性比单独

使用氯化血红素提高250倍，两者结合称为G-四体/氯化血红素过氧化物模

拟酶(G4/heniinDNA酶)。它具有过氧化物酶样活性和荧光淬火能力［24］。G

4/heminDNA酶可以催化H2O2介导的ABTS2-氧化为绿色自由基阳离子ABTS-+,

从而产生化学发光和比色信号。G4/heminDNA酶的活性取决于H202的浓度，但

与辣根过氧化物酶不同，它不取决于ABTS2-的浓度［25］。鲁米诺和四甲基联