常温下酶驱动的双链核酸的特异性识别

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核酸分子识别与检测对于肿瘤、病毒感染等疾病的预防、控制、诊断和治疗非常重要,目前已有的核酸检测技术多基于PCR扩增,由于其需要严格的温度梯度控制,在现实检测中常受到环境条件的限制。生物样本的基因组多为双链核酸,已有的核酸分子诊断手段要对双链核酸进行检测通常需要经过特殊的引物设计以及酶切消化等前处理步骤,基因组核酸片段被消化为单链寡核苷酸片段后才能进入检测体系被有效识别,这大大限制了核酸分子检测的效率。结合上述因素,在室温下进行双链核酸检测具有重要意义。目前已有的技术包括多酶联用的核酸检测和基因编辑技术(CRISPR)。多酶联用方法主要是综合利用重组酶、解旋酶等在常温下能使双链解旋的功能以及一些核酸酶(内切酶IV,APE1、Exo III等)对底物特殊结构的识别与降解功能检测双链核酸。由于这些方法较为复杂且稳定性较低,构建在室温下进行双链核酸检测的新方法具有重要意义。本研究利用λ核酸外切酶对底物的选择特异性设计了一种通用结构的荧光探针,这种特殊的选择特异性使λ核酸外切酶能够通过驱动链置换反应的进行构建适合酶消化的底物。这种荧光探针能够在常温下直接检测双链核酸靶标,λ核酸外切酶识别并消化核酸5’磷酸末端,引发酶的消化反应,释放荧光信号。这种信号与目标核酸序列严格对应,并且检测灵敏度能够达到单碱基对突变的水平。通过探究酶对链置换反应的影响和链置换反应动力学的分析,初步证明了这一检测反应的机理。利用这种荧光探针对新冠病毒阳性样本进行了检测,证明了这一检测体系的潜力。
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