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蛋白酶广泛存在于细菌、植物、动物等生命体中,在生理和病理过程中都具有重要的意义。高特异性、高灵敏、快速响应的蛋白酶活性检测方法的开发有助于其生物学功能的研究,并能为相关疾病诊断治疗提供有力的方法学支持。核酸具有尺寸小、易编辑、可修饰、易扩增等优点,使其在生物传感领域有广泛的应用。尤其是灵活多样的核酸信号放大方法,如链置换、滚环扩增、杂交链式反应等,为高灵敏检测提供方法。我们开发了一种基于激活型T7 RNA聚合酶的蛋白酶传感新方法,通过T7 RNA聚合酶将检测的蛋白酶信号转为核酸信号,再根据需要设计合适的信号输出方式。该方法的具体策略为使用蛋白酶底物序列作为柔性接头,将T7溶菌酶(T7 RNA聚合酶的天然抑制剂)和T7 RNA聚合酶连接起来。在连接状态下,由于T7溶菌酶和T7 RNA聚合酶之间较为接近,T7 RNA聚合酶的转录功能被抑制。而当环境中存在靶蛋白酶时,底物序列被其特异性切割,随后T7溶菌酶与T7 RNA聚合酶分离,T7 RNA聚合酶恢复转录活性,转录得到RNA。研究的主要内容如下:(1)重组蛋白LPThrombin的克隆、表达及性质的验证:通过分子克隆、原核表达及纯化得到重组蛋白LPThrombin(T7 Lysozyme-linker-T7 RNA Polymerase,其中linker中含有凝血酶Thrombin的底物序列),并对其能被蛋白酶水解与水解反应后转录活性恢复的性质进行验证。(2)基于LPThrombin的凝血酶活性检测:为了实现重组蛋白LPThrombin对凝血酶的定量检测,我们将信号输出部分设计为链取代反应。当环境中存在凝血酶时,T7 RNA聚合酶活性恢复,转录得到RNA,随后进行链置换反应,使标记有荧光基团的DNA链与标记有猝灭基团的DNA链分离,荧光团的荧光信号得以恢复。我们对一系列实验条件进行优化,最终将酶切、转录、链取代这三个步骤合并于一步,实现了“一锅法”反应并在短时间(1小时)内完成对凝血酶的检测。该方法具有较宽的线性范围(0.5-100 nM)、较低的检测限(0.5 nM)和良好的特异性。(3)重组蛋白LPMMP-2用于基质金属蛋白酶-2(MMP-2)活性检测:为了验证基于激活型T7 RNA聚合酶的蛋白酶传感方法的通用性,我们对LPThrombin接头部分进行重新设计,得到含有MMP-2的底物序列接头连接的重组蛋白LPMMP-2。通过荧光实验验证LPMMP-2对MMP-2有良好响应,也说明该方法具有良好的通用性,具有模块化检测其他种类蛋白酶活性的潜在价值。