基于G四链体DNA-硫黄素T反应诱导的荧光增强无标记检测癌细胞中的lncRNA

来源 :山东师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jayleardutt
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只有百分之二的人类基因组被翻译成蛋白质,其余大部分被转录成非编码RNA(noncoding RNA,ncRNA)。非编码RNA在生物过程中起着至关重要的作用,与各种癌症密切相关。长链非编码RNA(long noncoding RNA,lncRNA)为长度超过二百个核苷酸的转录本,是非编码RNA的一种。lncRNA通常被认为是基因组转录“噪音”,不具有任何生物学功能。最近研究表明,lncRNA在生物过程(例如,染色质重塑、转录调控、转录后调控和细胞质中蛋白质的运输)和病理过程(例如,氨基酸代谢、葡萄糖代谢紊乱、免疫系统功能改变、脂质代谢紊乱)中发挥着关键作用。而且,lncRNA参与多种与肿瘤相关的生物学过程(例如细胞分化、凋亡、迁移、侵袭和转移)。高表达的lncRNA(例如HOX基因反义基因间RNA(HOTAIR))可以通过沉默抑癌基因的表达来促进肿瘤的生长和转移,而HOTAIR表达下调可以减少肿瘤的生长和转移。lncRNA可用作疾病诊断和治疗的生物标志物。因此,发展灵敏检测lncRNA的方法对于lncRNA相关生物医学研究、临床诊断和治疗至关重要。目前检测lncRNA的方法包括微阵列、RNA测序和数字PCR等,这些方法存在仪器昂贵、特异性差、复杂的预处理、分析时间长、灵敏度差、探针设计复杂和荧光猝灭不完全带来的假阳性等缺陷。因此,检测低丰度的lncRNA仍然是一个巨大的挑战。在本文中,我们发展了一种基于双链特异性核酸酶(duplex-specific nuclease,DSN)介导的靶标循环、末端转移酶(terminal tra nsferase,TdT)诱导的扩增和硫磺素T(thioflavin T,ThT)/G-四链体复合物诱导的荧光方法用于无标记灵敏检测癌细胞中的lncRNA。首先,5’-末端生物素化的DNA捕获探针与靶标HOTAIR进行杂交获得DNA-RNA异源双链体。随后,双链特异性核酸酶选择性水解异源双链中的DNA捕获探针,导致HOTAIR和具有3’-OH末端单链DNA(single-stranded DNA,ssDNA)片段的释放。释放的HOTAIR与新捕获探针进行杂交以启动新一轮的DSN切割反应,从而产生大量具有3’-OH末端的ssDNA片段。因为捕获探针的5’端被生物素化,所以ssDNA片段可以通过生物素-链霉亲和素的相互作用组装到磁珠的表面。然后,TdT催化三磷酸脱氧腺苷(deoxyadenosine triphosphate,dATP)连接到具有3’-OH末端的ssDNA片段,继而获得长聚腺嘌呤链。随后,磁珠表面的长聚腺嘌呤链与信号探针杂交以构建磁珠-聚腺嘌呤链-信号探针复合物。在磁分离后,被捕获的信号探针通过去离子水和加热处理释放。最后,ThT与被释放信号探针的G四链体特异性结合,在485纳米处产生显著增强的荧光信号。该方法具有高灵敏度,检测限为1.7 f M。该方法可进一步用于检测不同种类癌细胞中的lncRNA,甚至可以区分癌细胞与正常细胞。此外,该方法可用于量化癌细胞中干扰RNA介导的lncRNA HOTAIR基因沉默,为lncRNA相关的生物医学研究、临床诊断和治疗提供了一种新方法。
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