用于核酸修饰与代谢酶测定的新方法研究

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酶是活细胞内产生的具有高度专一性和催化效率的蛋白质,生物体在新陈代谢中,几乎所有的化学反应都是在酶的催化下进行的,酶是生命活动必不可少的物质,人体一旦缺失酶会导致多种遗传疾病。因此,酶活性的测定在临床医学上具有十分重要的现实意义。近年来,生物传感器以其特异性强、分析速度快、操作简单、成本低等优点而广泛应用于生物医学、食品、化学、环境监测和医药等领域。因此,本论文以腺苷脱氨酶、尿嘧啶DNA糖基化酶和T4多聚核苷激酶为检测对象,发展了一系列新型的生物传感技术。具体内容包括:腺苷脱氨酶(ADA)是一种重要的核酸代谢酶,其表达含量是临床上一些重大疾病的诊断指标之一。第2章中,我们首次开发了一种基于酶调控非标记纳米金团聚的策略用于ADA的比色检测。该方法主要依赖于腺苷的环外氨基与纳米金形成强烈的相互作用,从而将纳米金表面的柠檬酸根离子置换下来,导致纳米金团聚,纳米金溶液颜色由红色变为紫色。而ADA对腺苷进行脱氨基作用后,生成的次黄苷不能与纳米金表面形成相互作用,从而不会引起纳米金团聚,纳米金溶液仍为红色。因此,通过纳米金溶液颜色的变化即可实现对ADA的可视化检测。该方法操作简单、响应快速,并且具有较高的灵敏度,其检测下限为0.8227U/L。此外,我们利用该方法成功实现了对其抑制剂的测定。作为一种重要的碱基切除修复酶,尿嘧啶DNA糖基化酶(UDG)在DNA损伤修复上发挥着重要作用。第3章中,我们开发了一种结合酶放大的电化学传感平台用于UDG活性及其抑制剂的简单灵敏检测。该测定方法依赖于UDG作用后双链UDG底物的熔链温度降低,从而导致生物素化的信号探针从电极表面脱离。信号探针上标记的生物素用作示踪物,碱性磷酸酯酶标记的链霉亲和素(SA-ALP)用作报告分子。标记生物素的信号探针的失去导致电极表面结合的SA-ALP数量减少,因此造成产生的电信号减小。该测定方法简单、成本低廉、选择性好,具有较宽的响应范围(0.01-10U/mL)和较低的检测下限(0.0079U/mL)。该方法不仅提供了一种通用的碱基切除修复酶的测定方法,而且还在药物筛选上显示出了潜在的应用价值。T4多聚核苷激酶(T4PNK)对DNA的5′羟基磷酸化修饰在DNA断裂修复上发挥着重要作用。第4章中,我们建立了一种目标激活自催化DNA酶放大的策略用于T4PNK的测定。首先我们用T4PNK将一段E6DNA酶的互补序列的5′羟基末端磷酸化,磷酸化后的序列与E6DNA酶杂交使DNA酶活性被抑制,加入λ核酸外切酶(λexo)后,5′磷酸化的互补序列被降解,E6DNA酶游离出来激活自催化信号放大过程。而当不存在T4PNK时,互补序列不能被磷酸化,从而导致后续λexo降解和DNA酶的自催化放大过程都无法进行。该方法利用E6DNA酶的自催化信号放大过程,实现了对T4PNK的灵敏检测。
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