基于DNAzyme的T4多核苷酸激酶检测生物传感系统的构建及应用

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几乎在每个细胞中都发生的DNA磷酸化对DNA的损伤修复具有重要的意义。作为一种具有5’-OH磷酸化的功能性酶,T4多核苷酸激酶(T4PNK)在DNA的磷酸化过程中起着关键作用。许多研究表明,由于T4PNK的活性异常引起的异常磷酸化与多种疾病的发生密切相关。由于T4PNK的重要生物学和医学功能,开发可用于临床复杂生物样品诊断和靶向药物筛选的T4PNK活性灵敏检测方法具有重要的理论意义和广泛的应用前景。本文基于DNAzyme的信号放大功能构建了两种用于T4PNK体外活性监测和活细胞成像的生物传感检测系统,主要内容描述如下:1、DNAzyme-rGO偶联荧光方法用于体外检测T4PNK活性和细胞内成像。基于DNAzyme的RNA裂解活性和信号放大功能,还原型氧化石墨烯(rGO)对不同长度核酸链的吸附差异和超强荧光淬灭能力,我们构建了一种DNAzyme-rGO偶联荧光的方法用于T4PNK检测。在最佳条件下,该方法在0.001U/mL~5U/mL范围内,荧光强度与T4PNK浓度之间存在良好的线性关系,检测下限为0.001U/mL且具有出色的选择性;同时应用该方法从天然化合物中筛选T4PNK效应剂,得到了6种T4PNK的潜在激活剂,并在活细胞水平上实现了天然化合物对T4PNK水平动态调控的监测。这种高灵敏检测T4PNK的DNAzyme-rGO传感平台有望应用于临床诊断、预后评估和靶向药物筛选。2、构建用于体外监测T4PNK活性,天然化合物筛选和细胞内成像的新型荧光方法。T4PNK的过表达能提高ROS水平激活炎症途径,从而导致慢性炎症。利用T4DNA连接酶(T4DNAligase)的连接修复功能,核糖核酸酶H(RNaseH)的水解功能和DNAzyme对RNA的裂解能力,我们构建了一种多酶辅助的T4PNK活性体外监测、天然化合物筛选和细胞内成像的荧光方法。这种具有高度特异性的方法检测下限(LOD)为0.0021U/mL。通过体外筛选可调节T4PNK活性的天然药物,发现来源于异形南五味子的药物NS17以浓度依赖方式于体外和活细胞内调控T4PNK活性。结合分子生物学研究发现,T4PNK的活性抑制剂NS17可以通过清除细胞内ROS,杀死炎性细胞和下调COX-2表达来减轻炎症。以上结果表明:这种多酶辅助的新型荧光分析为炎症抑制剂筛选提供了一种全新的研究手段,有望快速推进抗炎化合物在炎症疾病领域的转化。
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