关于双链特异性核酸酶介导的生物传感器研究进展

双链特异性核酸酶（DSN 酶）是一种能高效识别并酶切完全互补配对的 DNA 双链或者 DNA/RNA 杂交双链中的DNA 链,而对单链 DNA 和单 / 双链 RNA 几乎没有作用的核酸酶,所以 DSN 酶在生物和医学等领域有着广泛的应用。目前,基于DSN 酶对单双链核酸不同的切割特点,搭载不同的信号输出及扩增方式,已经建立了一系列生物传感技术,如比色法、荧光法、电化学法等。实现了 mi RNAs、m RNA、重金属离子等一系列生物标志物及食品安全风险因子的检测。另外,DSN 酶与新兴纳米材料搭载的纳米传感器也在 RNA 等物质传感中显示出了极大的分析优势。首先从结构、性质和切割方式 3 个方面介绍了 DSN 酶,并对近年来基于 DSN 酶介导的、具有代表性的生物传感器的组建及应用情况进行了综述,主要是根据不同的信号输出方法对 DSN酶介导的核酸传感器进行归类综述,包括光学传感器、电化学传感器和光磁传感器等。具体综述内容包括,详细地阐述了各种传感器的传感原理,综合比较了各传感器的检测范围及检测灵敏度等,同时还归纳了目前 DSN 酶介导的生物传感器能够检测的靶物质类型,有助于人们以后对 DSN 酶更深层次的使用。最后,对 DSN 酶介导的生物传感器目前存在的不足及今后的发展趋势进行了展望,旨在指导人们在未来使用 DSN 酶介导的生物传感器中能避免相关问题,研发出更快捷、更方便、灵敏度更高的生物传感器。     

关于双链特异性核酸酶介导的生物传感器研究进展

双链特异性核酸酶（DSN 酶）是一种能高效识别并酶切完全互补配对的 DNA 双链或者 DNA/RNA 杂交双链中的DNA 链,而对单链 DNA 和单 / 双链 RNA 几乎没有作用的核酸酶,所以 DSN 酶在生物和医学等领域有着广泛的应用。目前,基于DSN 酶对单双链核酸不同的切割特点,搭载不同的信号输出及扩增方式,已经建立了一系列生物传感技术,如比色法、荧光法、电化学法等。实现了 mi RNAs、m RNA、重金属离子等一系列生物标志物及食品安全风险因子的检测。另外,DSN 酶与新兴纳米材料搭载的纳米传感器也在 RNA 等物质传感中显示出了极大的分析优势。首先从结构、性质和切割方式 3 个方面介绍了 DSN 酶,并对近年来基于 DSN 酶介导的、具有代表性的生物传感器的组建及应用情况进行了综述,主要是根据不同的信号输出方法对 DSN酶介导的核酸传感器进行归类综述,包括光学传感器、电化学传感器和光磁传感器等。具体综述内容包括,详细地阐述了各种传感器的传感原理,综合比较了各传感器的检测范围及检测灵敏度等,同时还归纳了目前 DSN 酶介导的生物传感器能够检测的靶物质类型,有助于人们以后对 DSN 酶更深层次的使用。最后,对 DSN 酶介导的生物传感器目前存在的不足及今后的发展趋势进行了展望,旨在指导人们在未来使用 DSN 酶介导的生物传感器中能避免相关问题,研发出更快捷、更方便、灵敏度更高的生物传感器。     

关于双链特异性核酸酶介导的生物传感器研究进展

双链特异性核酸酶（DSN 酶）是一种能高效识别并酶切完全互补配对的 DNA 双链或者 DNA/RNA 杂交双链中的DNA 链,而对单链 DNA 和单 / 双链 RNA 几乎没有作用的核酸酶,所以 DSN 酶在生物和医学等领域有着广泛的应用。目前,基于DSN 酶对单双链核酸不同的切割特点,搭载不同的信号输出及扩增方式,已经建立了一系列生物传感技术,如比色法、荧光法、电化学法等。实现了 mi RNAs、m RNA、重金属离子等一系列生物标志物及食品安全风险因子的检测。另外,DSN 酶与新兴纳米材料搭载的纳米传感器也在 RNA 等物质传感中显示出了极大的分析优势。首先从结构、性质和切割方式 3 个方面介绍了 DSN 酶,并对近年来基于 DSN 酶介导的、具有代表性的生物传感器的组建及应用情况进行了综述,主要是根据不同的信号输出方法对 DSN酶介导的核酸传感器进行归类综述,包括光学传感器、电化学传感器和光磁传感器等。具体综述内容包括,详细地阐述了各种传感器的传感原理,综合比较了各传感器的检测范围及检测灵敏度等,同时还归纳了目前 DSN 酶介导的生物传感器能够检测的靶物质类型,有助于人们以后对 DSN 酶更深层次的使用。最后,对 DSN 酶介导的生物传感器目前存在的不足及今后的发展趋势进行了展望,旨在指导人们在未来使用 DSN 酶介导的生物传感器中能避免相关问题,研发出更快捷、更方便、灵敏度更高的生物传感器。     

关于双链特异性核酸酶介导的生物传感器研究进展

双链特异性核酸酶(DSN酶)是一种能高效识别并酶切完全互补配对的DNA双链或者DNA/RNA杂交双链中的DNA链,而对单链DNA和单/双链RNA几乎没有作用的核酸酶,所以DSN酶在生物和医学等领域有着广泛的应用。目前,基于DSN酶对单双链核酸不同的切割特点,搭载不同的信号输出及扩增方式,已经建立了一系列生物传感技术,如比色法、荧光法及电化学法等。实现了miRNAs、mRNA及重金属离子等一系列生物标志物及食品安全风险因子的检测。另外,DSN酶与新兴纳米材料搭载的纳米传感器也在RNA等物质传感中显示出了极大的分析优势。首先从结构、性质和切割方式3个方面介绍了DSN酶,并对近年来基于DSN酶介导的、具有代表性的生物传感器的组建及应用情况进行了综述,主要是根据不同的信号输出方法对DSN酶介导的核酸传感器进行归类综述,包括光学传感器、电化学传感器和光磁传感器等。具体综述内容包括,详细地阐述了各种传感器的传感原理,综合比较了各传感器的检测范围及检测灵敏度等,同时还归纳了目前DSN酶介导的生物传感器能够检测的靶物质类型,有助于人们以后对DSN酶更深层次的使用。最后,对DSN酶介导的生物传感器目前存在的不足及今后的发展趋势进行了展望,旨在指导人们在未来使用DSN酶介导的生物传感器中能避免相关问题,研发出更快捷、更方便、灵敏度更高的生物传感器。     

FEN1酶介导的功能核酸生物传感器的研究进展

瓣状核酸内切酶-1(Flap endonuclease 1,FEN1)是一种可以识别三碱基重叠结构(三核酸)并对其进行切割,释放出5’-flap片段的结构特异性酶,并且有着高效稳定的切割效率。基于此种特性,通过不同的信号输出方式,FEN1酶现被用于DNA、RNA、病毒等放大检测中。首先对FEN1酶的发现、性质以及作用方面做了相应介绍,然后根据所检测的靶物质不同,对FEN1酶所介导的生物传感器进行分类,主要包括对单核苷酸多态性的检测、甲基化检测、基因型检测、RNA检测、病毒检测、肿瘤检测和微生物检测等。此外,对FEN1酶与纳米材料的结合以及体内表征及治疗也进行了较为详细的介绍。同时,还对传感器之间的原理、灵敏度、特异性及适用领域等方面进行比较和优缺点的简单评价。最后,对FEN1酶所介导的生物传感器的中存在的不足,以及未来的发展方向进行了展望,旨在为今后研发更便携、更灵敏、更准确的FEN1功能核酸生物传感器提供理论参考。     

分子克隆中使用的其他酶(续)

核酸酶BaJ31: 此酶有以下两种活性:(1)高度专一的单链脱氧核糖核苷酸内切酶与外切酶活性,催化从双链DNA3′,5′两端切除寡核苷酸片段或单核苷酸的反应(DNA两条链的降解速度几乎是相同的)。(2)与核酸酶S_1相似的单链专一内切酶活性。     

结构特异性核酸酶FEN-1的功能和结构

FEN-1(flap endo/exonuclease)是一种结构特异性核酸酶,它能识别特定的DNA分叉结构,并切除含有游离5′端的单链核酸. 在DNA复制过程中,FEN-1通过其外切酶、内切酶活力去除了冈崎片段前端RNA引物的最后一个核糖核苷.在DNA修复中,FEN-1以其内切酶活力参与了损伤碱基的修复过程.FEN-1基因含有两个保守区和一个PCNA结合区.     

嗜热古菌Archaeoglobus fulgidus RecJ核酸酶的表达纯化及酶学特征

【目的】克隆表达嗜热古菌Archaeoglobus fulgidus (A.fulgidus)来源的RecJ核酸酶基因(ORF编号AF_0699,NCBI数据库基因登陆号为AF_RS03550),对该重组蛋白的核酸酶活性及酶学特征进行鉴定和分析。【方法】将A.fulgidus RecJ (AfuRecJ)核酸酶在大肠杆菌中进行重组表达,经亲和层析纯化得到电泳纯蛋白;利用人工合成的带有末端荧光标记的寡核苷酸作为底物,体外反应后,利用8 mol/L尿素变性聚丙烯酰胺凝胶电泳鉴定AfuRecJ核酸酶的水解产物。【结果】AfuRecJ核酸酶具有单链DNA特异性的3’–5’外切核酸酶活性,酶活性依赖于二价金属离子Mn2+或Mg2+,且Mn2+存在条件下的催化效率明显优于Mg2+;其最适反应温度范围为55–65℃;高于200 mmol/L的NaCl会显著抑制AfuRecJ的核酸酶活性。AfuRecJ还具有单链RNA 3’–5’外切酶活性,且活性高于单链DNA底物。单链核酸3’末端的磷酸基团对水解活性有一定抑制作用。AfuRecJ对单链核酸的长度有一定的选择性,可以有效水解长度≥4个核苷酸长度的单链RNA、≥12个核苷酸长度的单链DNA,而且对双链DNA中的3’单链DNA结构(3’突出单链尾巴与末端分叉结构)具有类似单链DNA的水解活性。【结论】本研究证实AfuRecJ是一种单链核酸特异性的3’–5’外切核酸酶,且相比单链DNA,单链RNA为优势底物,推测其在胞内可能参与RNA降解与DNA修复。     

锌指核酸酶技术在植物基因工程中的应用

锌指核酸酶(zinc finger nucleases,ZFNs)由3到4个锌指结构(zinc fingers,ZFs)和FokⅠ核酸内切酶的剪切结构域组成。锌指核酸酶(ZFNs)通过锌指结构(ZFs)与特异核酸位点结合,再利用FokⅠ的酶切作用切割DNA,引起特异位点DNA双链断裂(double strand break,DSB)。DNA双链断裂可以通过非同源末端连接(non-homologous end joining,NHEJ) 或同源重组(homologous recombination,HR)来修复。在修复过程中实现对基因组DNA的靶向修饰。介绍了锌指核酸酶结构、人工构建途径,作用机理和试验步骤,重点综述了锌指核酸酶技术在植物基因工程的应用。     

末端脱氧核酸转移酶介导的功能核酸生物传感器研究进展

末端脱氧核酸转移酶(TdT酶)是一种DNA聚合酶,可以催化脱氧核苷酸结合到DNA分子的3'羟基端,并且该反应无需特定的模板。目前,基于末端脱氧核酸转移酶可对模板核酸链的末端进行延伸这一特性,搭载不同的信号输出及扩增方式,构建了一系列的生物传感技术,如电化学生物传感器、荧光生物传感器、表面离子共振生物传感器等。对各类传感器的基本设计原理和应用进行了阐述。根据TdT酶的性质设计的一系列生物传感器具有简单、快速、廉价、灵敏度高、特异性好等优点,实现了对金属离子、病原体、蛋白质等的检测。最后对TdT酶介导的生物传感器目前的研究现状进行了总结并且对TdT酶未来的发展方向进行了展望。     

荧光铜纳米簇介导的生物传感器的研究进展

荧光铜纳米簇(Fluorescent copper nanoclusters,CuNCs)是以脱氧核糖核酸链(Deoxyribonucleic acid,DNA)为模板,以二价铜离子(Cu2+)、抗坏血酸等为反应物生成的铜晶体,纳米级大小,其具有荧光性,可以作为生物传感器输出信号的一种方式。荧光铜纳米簇的生成快速、简便、安全,因此近年来涌现出很多关于荧光铜纳米簇原理和应用方面的研究。从支持传感器工作的介导物质以及信号输出方式两方面对荧光铜纳米簇进行分类,详细阐述了每一类别传感器工作的原理,并对比同类型传感器的优缺点,最后对荧光铜纳米簇介导的生物传感器目前存在的不足及今后的发展趋势进行了展望。以便读者对荧光铜纳米簇生物传感器发展历程和方向,对荧光铜纳米簇生物传感器的实用性和多形性有所了解,在未来的研究发展中得到启示,使荧光铜纳米簇成为一种更加实用和便捷的生物传感工具。     

10-23脱氧核酶介导的生物传感器研究进展

近20年间,DNA介导的生物传感器得到了快速的发展,DNA能够作为遗传信息重要载体的同时,其折叠成的空间构象也具有很多的功能。功能核酸的概念逐渐引入到了包括生物传感、生物成像、医疗在内的重要领域中。10-23脱氧核酶作为功能核酸的一种,是通过体外筛选技术得到的,Mg²⁺存在的条件下能够特异性识别并切割RNA,切割位点为RNA中的嘧啶与嘌呤间的磷酸二酯键。由于其独特的识别以及切割能力,10-23脱氧核酶介导的相关疾病治疗得到了广泛的应用,同时人们逐渐开始关注10-23脱氧核酶介导的生物传感器的搭建。对于10-23脱氧核酶的结构、性质、作用方式及改进修饰进行了介绍,并对10-23脱氧核酶介导的生物传感器的搭建及应用进行了综述,旨为人们在未来使用10-23脱氧核酶搭建新型快捷生物传感器奠定理论基础。     

施陶丁格连接介导的生物传感及药物运输研究进展

施陶丁格连接是有机叠氮化物与膦在室温、水溶液等温和条件下直接发生的一种无金属催化的点击反应。由于施陶丁格连接具有生物正交特性且无潜在的细胞毒性,目前正广泛应用于材料表面功能化、各种生物大分子的合成及标记等方面。同时,在药物的合成与递送以及生物传感器等应用中具有较大发展空间。详细介绍了施陶丁格连接的反应机理、影响反应动力学、连接产率以及反应进程的多种因素,以及该连接反应介导的生物标记技术。在此基础上,论述了施陶丁格连接在生物传感中的应用,包括以核酸、小分子为靶标的荧光生物传感器;细胞成像技术在核酸、聚糖中的应用;以及在药物合成与递送中的应用。最后预测了施陶丁格连接未来的发展方向以及在生物传感中的应用前景。     

腰痛相关动物模型的研究进展

腰痛(low back pain,LBP)是影响人类健康的最常见疾病之一,患病率高且治愈率低下。其发病机制尚不清楚,可能与多种因素有关,如椎间盘退变、关节突关节损伤、肌肉筋膜炎症等。建立恰当的动物模型有助于研究和了解LBP的发病机制、探索预防及治疗方法。本文就可诱发腰痛的动物模型研究进展综述如下。     

中国荞麦属植物分类学的修订

荞麦是一种蓼科(Polygonaceae family)荞麦属(Fagopyrum Mill)的古老作物,在全世界,尤其是东亚及东欧地区广泛种植。数千年以来,荞麦都是中国凉山等高海拔地区的主要粮食作物,其营养丰富,其中富含的芦丁等生物活性成分还具有抗氧化、抗肿瘤的功效。荞麦的栽培种甜荞和苦荞已经被广泛传播,但野生荞麦却只在特定区域分布。中国西南地区,包括四川、云南、贵州各省以及西藏自治区,是公认的世界荞麦属植物的起源中心、分布中心和多样化中心,荞麦种质资源非常丰富。目前已有文献报导的荞麦属植物超过20种,其绝大多数已在中国西南地区被发现,该地区的地理环境非常复杂,孕育了极具多样性的野生荞麦资源。但截至目前,这些已报导的种还没有经过科学的归类,同种异名的现象比较严重,本研究团队从2004年至今,在中国西南地区进行了多年多次的野外考察和标本采集工作,并在室内进行花和果实的解剖观察,获得了大量的荞麦属植物分类学数据。基于这些数据和荞麦染色体数量分析,经馆藏标本和模式照片的对比,并综合国内外相关文献,对中国荞麦属植物进行了分类学修订,将产自中国的荞麦属28个种归并为21个:即将Fagopyrum megaspartanium Q. F.Chen,F. pilus Q. F. Chen并入F. cymosum (Trrev)Meisn作为异名;F. pleioramosum Ohnishi,F. wenchuanense J.R.Shao并入F.caudatum (Samuelsson) A. J. Li作为异名;F. callianthum Ohnishi并入F.qiangcai D.Q.Ba作为异名;F. zuogongense Q.F.Chen并入F. homotropicum Ohnishi作为异名;F. longzhoushanense J.R.Shao并入F. pugense T.Yu作为异名。重新制定了21个种的分种检索表。本文将有助于重新认识荞麦属植物的进化地位,并为后续进一步探究属中各个种的亲缘关系奠定了基础。     

面向土地整治的耕地质量评价优化

探讨面向土地整治的耕地质量评价方法和指标体系,进行土地整治成效分析,是当前土地整治的现实需求.借鉴已有耕地质量评价相关成果,从地学特征、土壤特性、耕作条件、健康状况和生物特性等五个方面改进评价方法和指标体系.以河南省温县土地整治工程进行实证研究,采用综合算法,其中耕地地形特征、土壤性状和耕作条件指数采用加权求和法,健康状况系数和生物特性系数利用“1+X”模型,将耕地质量划分为5个等级,评价项目区土地整治前和整治后耕地质量指数的变化.结果表明:相较于《农用地质量分等规程》,新的耕地质量评价体系应用于土地整治工程实施前后耕地质量评价具有一定的优势,可以更精确地分析土地整治成效.研究结果可为面向土地整治的耕地质量评价工作提供一定参考.