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。     

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。     

RecA蛋白介导的三链核酸结构形成及其序列提取

人工合成的单链DNA分子经PCR扩增形成双链DNA分子。将RecA蛋白与生物素标记的寡聚核酸探针序列在ATPγS存在的情况下共同哺育,使RecA蛋白包裹寡聚核酸探针,然后加入含同源序列的上述双链DNA分子经适当环境哺育形成了稳定的局部三链核酸结构。通过加入链亲和素包裹的磁珠吸附生物素化的探针,这样同源双链DNA分子与寡聚核酸探针形成的局部三链核酸结构也被吸附在磁珠上。使用磁分离装置提取这一结构,逐步降低盐离子浓度以洗脱双链DNA分子。将洗脱液中残留的蛋白质去除,经PCR扩增可获得目的DNA序列。同时使用同源探针和非同源探针在其它序列中提取目的DNA序列,结果显示目的DNA序列只被同源探针提取。实验结果显示了这一三链核酸结构形成的序列特异性,并且其稳定性随盐离子浓度降低而下降。提示在这一结构中同源的寡聚核酸单链与双链DNA分子形成了氢键结合,同时提示使用文中描述的方法可以提取特异的序列,用以克隆相应的基因。     

基于CRISPR/Cas系统的生物传感策略研究进展

CRISPR/Cas9系统是继锌指核酸内切酶、类转录激活因子效应物核酸酶之后的第三代基因组定点编辑工具,因其具有特异性切割双链DNA的能力,被广泛应用于基因编辑、生物传感等领域。Cas12a(Cpf1)、Cas13a(C2c2)等蛋白"附属切割"活性的发现,拓展了CRISPR/Cas系统在生物传感中的应用。近年来,研究人员开发出一系列快速、超敏、高特异性的生物传感系统用于分子检测,如SHERLOCK,DETECTR等。本文主要综述了基于CRISPR/Cas系统的生物传感策略的研究进展,并展望了其未来发展的方向。     

DNA特殊二级结构及其应用进展

核酸在生命遗传过程中发挥着重要作用,其特殊的DNA二级结构不仅包含遗传信息,还可在体内发挥特定的生理功能、在体外被用作生物传感器的组成元件。目前,DNA特殊二级结构主要包括发卡(hairpin)、十字形(cruciform)、双螺旋(double helix)、三螺旋(triplex)、G-四联体(G-quadruplex)、G-三联体(G-triplex)和i-motif等。DNA特殊二级结构无论是在体外还是在体内均已被广泛研究,因此,基于已有的研究成果,概括总结了DNA特殊二级结构中G-quadruplex、G-triplex、i-motif的发展史、结构组成、特殊功能以及在生物传感、纳米材料、体内检测等方面的应用,最后剖析了目前在DNA特殊二级结构的研究中存在的问题与不足,并对其今后的研究方向做出了展望,以期为DNA特殊二级结构在生物传感、分子医学等领域的应用提供理论支持。     

核酸杂交技术及其在登革病毒中的应用

<正>一、引言 核酸杂交技术是一种发展很快、应用极广的分子生物学方法。它利用核苷酸碱基互补配对的原理,通过一段已知特异性的核酸分子,标记上特定的示踪物质作为探针,在液相或固相中与待测标本中的特异性核酸反应,探针与标本核酸的互补单链经氢键作用而形成双链。然后,通过一定的程序显示杂交双链的存在、状态、大小或数量进行检测。故核酸杂交亦称分子杂交(moiecular hybridization)。     

常见生物传感芯片及其应用进展

生物传感芯片是一类综合了生物芯片和生物传感器的优点的新型生物芯片,在保持传统生物芯片的高通量、可寻址、并行处理等特点的基础上,与生物传感器技术相结合,进一步提高了芯片检测的灵敏度和特异性。常见的生物传感芯片主要有光纤传感芯片、表面等离子体共振传感芯片、热生物传感芯片、压电晶体传感芯片等,可用于各种生物大分子,如蛋白质、核酸等的检测,金属离子的测定,病原体的检测,药物筛选等。     

APE1介导的功能核酸生物传感器研究进展

脱嘌呤/脱嘧啶核酸内切酶1(Apurinic/apyrimidinic endonuclease 1,APE1)是一种广泛存在于生物体内、在碱基切除修复(Base excision repair,BER)过程中能够在碱基缺失位点(AP site)处识别并切割DNA的蛋白酶,其作用效率高且特异性强。同时,APE1在一些癌症细胞中的活性较正常细胞明显偏高,因此其自身也是一种癌症生物标志物。目前,通过在DNA上人工设计AP位点,利用APE1的切割能力生成理想的功能核酸链,并结合不同的信号输出及放大方式,研究者已经建立了一些APE1介导的电化学、荧光功能核酸生物传感技术,实现了对DNA糖基化酶等的酶活性的检测。另外,也有一些针对APE1自身活性的功能核酸生物传感技术被建立起来。综述了近年来APE1介导的功能核酸生物传感技术以及以APE1为靶物质的功能核酸和免疫生物传感技术的研究状况,讨论了与APE1相关的生物传感技术的意义及存在的问题,并对未来利用APE1实现更多靶物质的检测的发展趋势进行了展望,以期促进APE1成为一种功能核酸生物传感技术中常用的酶工具。     

APE1介导的功能核酸生物传感器研究进展

脱嘌呤/脱嘧啶核酸内切酶1(Apurinic/apyrimidinic endonuclease 1,APE1)是一种广泛存在于生物体内、在碱基切除修复(Base excision repair,BER)过程中能够在碱基缺失位点(AP site)处识别并切割DNA的蛋白酶,其作用效率高且特异性强。同时,APE1在一些癌症细胞中的活性较正常细胞明显偏高,因此其自身也是一种癌症生物标志物。目前,通过在DNA上人工设计AP位点,利用APE1的切割能力生成理想的功能核酸链,并结合不同的信号输出及放大方式,研究者已经建立了一些APE1介导的电化学、荧光功能核酸生物传感技术,实现了对DNA糖基化酶等的酶活性的检测。另外,也有一些针对APE1自身活性的功能核酸生物传感技术被建立起来。综述了近年来APE1介导的功能核酸生物传感技术以及以APE1为靶物质的功能核酸和免疫生物传感技术的研究状况,讨论了与APE1相关的生物传感技术的意义及存在的问题,并对未来利用APE1实现更多靶物质的检测的发展趋势进行了展望,以期促进APE1成为一种功能核酸生物传感技术中常用的酶工具。     

APE1介导的功能核酸生物传感器研究进展

脱嘌呤/脱嘧啶核酸内切酶1(Apurinic/apyrimidinic endonuclease 1,APE1)是一种广泛存在于生物体内、在碱基切除修复(Base excision repair,BER)过程中能够在碱基缺失位点(AP site)处识别并切割DNA的蛋白酶,其作用效率高且特异性强。同时,APE1在一些癌症细胞中的活性较正常细胞明显偏高,因此其自身也是一种癌症生物标志物。目前,通过在DNA上人工设计AP位点,利用APE1的切割能力生成理想的功能核酸链,并结合不同的信号输出及放大方式,研究者已经建立了一些APE1介导的电化学、荧光功能核酸生物传感技术,实现了对DNA糖基化酶等的酶活性的检测。另外,也有一些针对APE1自身活性的功能核酸生物传感技术被建立起来。综述了近年来APE1介导的功能核酸生物传感技术以及以APE1为靶物质的功能核酸和免疫生物传感技术的研究状况,讨论了与APE1相关的生物传感技术的意义及存在的问题,并对未来利用APE1实现更多靶物质的检测的发展趋势进行了展望,以期促进APE1成为一种功能核酸生物传感技术中常用的酶工具。     

APE1介导的功能核酸生物传感器研究进展

脱嘌呤/脱嘧啶核酸内切酶1(Apurinic/apyrimidinic endonuclease 1,APE1)是一种广泛存在于生物体内、在碱基切除修复(Base excision repair,BER)过程中能够在碱基缺失位点(AP site)处识别并切割DNA的蛋白酶,其作用效率高且特异性强。同时,APE1在一些癌症细胞中的活性较正常细胞明显偏高,因此其自身也是一种癌症生物标志物。目前,通过在DNA上人工设计AP位点,利用APE1的切割能力生成理想的功能核酸链,并结合不同的信号输出及放大方式,研究者已经建立了一些APE1介导的电化学、荧光功能核酸生物传感技术,实现了对DNA糖基化酶等的酶活性的检测。另外,也有一些针对APE1自身活性的功能核酸生物传感技术被建立起来。综述了近年来APE1介导的功能核酸生物传感技术以及以APE1为靶物质的功能核酸和免疫生物传感技术的研究状况,讨论了与APE1相关的生物传感技术的意义及存在的问题,并对未来利用APE1实现更多靶物质的检测的发展趋势进行了展望,以期促进APE1成为一种功能核酸生物传感技术中常用的酶工具。     

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。     

G-四链体功能性核酸在微RNA生物传感器中的应用

微RNA(microRNA,miRNA)是一类内源性非编码小RNA,在细胞增殖、分化及凋亡等生物过程中发挥重要调节作用，其异常表达与多种疾病的发生发展密切相关。因此，对特定miRNA进行精准检测，有助于疾病的早期诊断与及时治疗。核酸生物传感器凭借化学性质稳定、设计简单、可编程性及易修饰等优点受到广泛关注。其中，G-四链体功能性核酸是一种富含鸟嘌呤的DNA通过Hoogsteen型氢键形成的特殊空间结构，因其可通过范德华力及疏水作用等相互作用力与卟啉、染料和氯化血红素(hemin)等小分子结合并增强其理化性质，而广泛应用于miRNA检测领域。目前，G-四链体常与核酸扩增或纳米信号放大技术联用以提高灵敏度，既可用于目标识别，又可辅助信号输出。本文首先介绍了G-四链体的结构及其荧光增强及过氧化物酶活性提升的机制；其次，依据上述特性分别论述了G-四链体与荧光配体结合构建miRNA荧光生物传感器的研究进展，以及基于G-四链体/Hemin的miRNA生物传感平台，在比色、电化学及化学发光检测中的应用进展；最后讨论G-四链体在miRNA检测领域所面临的挑战，并展望未来发展趋势，以期促进高灵敏度及特异性...     

Mg~(2+)功能核酸生物传感器检测技术的研究进展

Mg~(2+)是人体内重要的二价金属阳离子之一,在催化细胞核酸的相关反应中具有重要的作用。在人体体内Mg~(2+)的缺失或过量会对人的健康带来危害。同时,Mg~(2+)在自然环境中也有多种作用。因此Mg~(2+)的检测受到了人们的重视。其中Mg~(2+)的仪器检测技术已经发展成熟,但也存在着一些弊端。而近些年,人们发现了功能核酸具有序列易修饰、特异性高、稳定性高、成本低,以及和生物传感器联用可实现现场快速检测等优势,功能核酸也逐渐引起广泛关注。现阶段,针对Mg~(2+)已建立多种特异性功能核酸生物传感器,实现了对多种生物标志物进行检测。与新型纳米材料的结合更加提高了检测极限以及检测的广谱性。首先介绍了Mg~(2+)功能核酸的作用方式和规律、体外筛选方法和结构性质,并对Mg~(2+)特异性功能核酸传感器的组建原理以及应用进行了综述;其次根据Mg~(2+)功能核酸传感器中信号放大的方式以及与不同纳米材料结合进行了分类,包括变温传感器、恒温传感器、金纳米传感器、碳纳米传感器等。主要内容涉及传感器的具体传感原理、适用领域、灵敏性以及检测限的比较;最后对Mg~(2+)功能核酸在食品和生物医学方面的应用进行了归纳,并对存在的不足以及未来应用进行了展望,旨在为今后研发更便携、更灵敏、更准确的生物传感器奠定理论基础。     

核酸生物传感器及其研究进展

核酸生物传感器在涉及分子生物学的研究领域具有重要意义.为适应分子生物学及其相关学科的发展需要,其研究正成为90年代生物传感技术研究热点.文章对核酸生物传感器的工作原理、分类、研究现状以及发展趋势作了较详细的介绍.     

刺激响应型DNA水凝胶的性质及其应用

DNA水凝胶作为一种生物合成分子,既具有DNA分子的特异性、生物可降解性和分子识别等特性,又具有水凝胶的高亲水性等特征。刺激响应型DNA水凝胶主要是在环境因素的刺激下,利用常规DNA序列经Watson-Crick碱基互补配对形成的DNA分支结构或多种功能核酸的特殊DNA序列形成的i-motif结构; T-A·T三螺旋结构、C-G·C~+三螺旋结构及G-四链体结构等对环境的响应行为使水凝胶形成及应用。近年来,刺激响应型DNA水凝胶因其在温度、pH、光、金属离子、生物分子等单刺激因素,以及光热、金属离子、有机物、温度与p H等多刺激因素下的独特应答性质,在生物传感、生物成像、药物递送、生物材料等方面得到了广泛的应用。综述了刺激响应型DNA水凝胶的形成方法、分类及其核酸来源,形成后的表征手段以及在环境刺激下的响应行为与应用,概括了目前刺激响应型DNA水凝胶的研究热点,并就其未来发展趋势做出了预测。     

末端脱氧核苷酸转移酶在生物传感及核酸合成领域的应用*

末端脱氧核苷酸转移酶(terminal deoxynucleotidyl transferase, TdT)是聚合酶X家族中的一员,与典型的DNA聚合酶不同,TdT以恒温的无模板依赖的方式催化脱氧核糖核苷三磷酸(dNTP)聚合到寡核苷酸的3'羟基端来合成DNA。并且TdT对底物的耐受性高具有聚合修饰型dNTP的能力,如荧光修饰的dNTP、生物素修饰的dNTP,甚至人工碱基均可作为其良好底物。TdT的这些生化特性使其被广泛的应用在生物传感和核酸合成领域中,促进了许多基于核酸的工具和方法的发展,并为酶促从头合成DNA技术的发展奠定基础。介绍了TdT的性质,重点总结了它在其介导的生物检测技术、核酸的修饰技术以及酶促合成DNA技术三个方面的核心作用、目前面临的挑战以及未来研究的方向,以期促进TdT在生物传感器和核酸合成中的进一步应用。     

利用锁核酸化学偶联FokⅠ核酸酶靶向切割HBV基因的体外实验

乙肝病毒(HBV)是有缺口的双链DNA病毒,侵入人体肝细胞后形成共价闭合环状DNA(ccc DNA)持续复制,并在逆转录过程中随机整合入宿主基因组。慢性乙型肝炎感染者平均每个细胞中含有33个ccc DNA拷贝,半衰期长达35~57 d,很难从体内彻底清除。利用锁核酸抑制HBV转录,是乙肝治疗的新策略。此外,利用基因组编辑技术靶向切割HBV基因组,有望从源头治愈乙型肝炎。基于锁核酸与双链DNA形成三股螺旋的能力、抵御核酸酶及聚合酶的稳定性以及对单碱基错配的敏感性,本研究以靶向切割乙型肝炎病毒为例,设计构建锁核酸修饰的寡核苷酸作为DNA结合域,有效增强对靶基因的特异性识别;同时利用FokⅠ核酸酶分子量小、二聚化时才具有酶活等特点,设计构建FokⅠ切割域二聚体重组蛋白作为DNA切割域;进而通过双功能交联剂GMBS,建立了5′端氨基(-NH2)修饰的锁核酸与N端巯基(-SH)修饰的FokⅠ核酸酶定向化学偶联的方法,并在体外验证了新型工具对HBV基因的靶向切割。该方法为此后在体内进行高特异性、无整合风险的抗病毒基因治疗提供了全新的技术思路。