80262-44-8 / 葫蘆脲超分子多色DNA識別熒光傳感器

熒光傳感器由于其靈敏度高、特異性強(qiáng)、響應(yīng)速度快等優(yōu)點，而被廣泛用于對各種分析物的檢測。在傳統(tǒng)的熒光傳感器中，分析物濃度變化使熒光強(qiáng)度發(fā)生變化，而熒光發(fā)射波長并不發(fā)生明顯的變化（稱為單色傳感器）。然而，發(fā)射波長隨分析物濃度變化而改變的熒光傳感器（稱為多色傳感器）很難實現(xiàn)，那么有無可能通過簡便的方法實現(xiàn)熒光傳感器的多色強(qiáng)對比分析呢？近日，浙江師范大學(xué)的邵勇團(tuán)隊通過指示劑競爭分析（ICA）開發(fā)了一種基于葫蘆脲超分子多色DNA識別原理的熒光傳感器。

因其能與大量配體分子形成特異性結(jié)合的主-客體復(fù)合物，葫蘆脲（CB[n]）是一類在分子識別方面具有潛在應(yīng)用價值的工具分子。近年來，通過已開發(fā)的CB[n]的功能性客體分子以及外部刺激響應(yīng)原理的核酸超分子研究已經(jīng)得到了實際應(yīng)用，如：G-四鏈體、雙鏈結(jié)構(gòu)操控，核酸雜交的蛋白質(zhì)抑制劑的釋放，可控的DNA延伸，納米孔的DNA損傷的檢測，釋放原理的miRNA的檢測，增強(qiáng)細(xì)胞對RNA染色的攝取成像和可調(diào)控的DNA納米孔轉(zhuǎn)移等方面。

近來已發(fā)展的基于CB[n]的超分子傳感器包括三個原理：指示劑取代分析（IDA，圖B），聯(lián)合結(jié)合分析（ABA，圖C）和直接結(jié)合分析（DBA，圖C）?？梢钥闯觯瑹o論是DBA、IDA還是ABA，都需要分析物與CB(n)直接結(jié)合。因此，目前這些方法限制了對于像DNA這樣大尺寸分析物的應(yīng)用。雖然通過復(fù)雜合成路徑設(shè)計的熒光分子實現(xiàn)了超分子比率DNA解碼，但是，目標(biāo)物濃度依賴的波長響應(yīng)的免標(biāo)記多色DNA解碼仍然是一個巨大的挑戰(zhàn)。

邵勇團(tuán)隊開發(fā)的基于葫蘆脲超分子多色DNA識別原理的傳感器有望解決這一難題。在這項工作中他們將黃連堿（COP）和黃藤素（PAL）作為原理驗證的指示劑，它們與葫蘆脲[7]（CB[7]）結(jié)合后有強(qiáng)的熒光。當(dāng)引入含有堿基缺失位點且其對位堿基為嘧啶的DNA時，能與CB[7]競爭COP，使發(fā)光顏色由綠色變?yōu)樽攸S色；而當(dāng)堿基缺失位點的對位堿基為嘌呤時，就不能與CB7競爭COP，此時溶液顏色仍然保持綠色，表明對核苷酸顛換多色識別有一個較高的選擇性。

此外，由于PAL與CB[7]的結(jié)合能力相對較弱，含有堿基缺失位點的DNA能將PAL從它與CB[7]復(fù)合物中競爭出來，因此產(chǎn)生一個從藍(lán)色到綠色的熒光顏色變化，這種變化與堿基缺失位點對面核苷酸的類型是無關(guān)的；而不含堿基缺失位點的DNA和錯配的DNA不能使顏色發(fā)生改變。表明該方法可作為一種對堿基缺失位點生物標(biāo)志物檢測的優(yōu)選方法。

他們開發(fā)的基于超分子CB7-指示劑復(fù)合物的多色DNA識別分析方法，首次論證了ICA原理用于構(gòu)建超分子多色DNA傳感器。通過利用選定的指示劑，發(fā)展的多色核苷酸顛換識別以及堿基缺失位點生物標(biāo)記物檢測具有理想的選擇性。

這一成果近期發(fā)表在Analytical Chemistry上，文章第一作者是浙江師范大學(xué)碩士研究生周玉鳳。

該論文作者為：Yufeng Zhou, Longlong Gao, Xingyu Tong, Qiusha Li,Yifan Fei, Yali Yu, Ting Ye, Xiao-Shun Zhou, and Yong Shao