DNA甲基化和RNA甲基化可以在不改变核酸序列的情况下,使基因表达发生可遗传的、可逆的变化。它们直接参与基因表达、细胞发育、染色体失活等多种生物过程,在维持基因组完整性中发挥重要作用。DNA去甲基化与RNA去甲基化可以维持DNA和RNA甲基化的动态平衡,而平衡的失调会影响正常基因的激活和表达,因此,去甲基化酶对维持DNA和RNA的完整性至关重要。常见的DNA去甲基化酶包括:甲基化Cp G结合域（MBD）家族蛋白,TET（Ten-eleven translocation）家族蛋白和甲基化转移酶（DNMT）家族蛋白等。RNA去甲基化酶以Alk B（ALKBH1-8和FTO,fat mass and obesityassociated protein）家族蛋白为主。已有研究表明DNA和RNA去甲基化酶的异常会导致多种人类疾病（神经系统损伤、阿尔茨海默病、造血系统疾病等）和癌症（如乳腺癌、肝癌、肺癌等）。因此去甲基化酶的灵敏检测可对于生物学研究、疾病诊断和药物发现等方面具有重要意义。去甲基化酶的传统检测方法有蛋白质印迹法、酶联免疫吸附法（ELISA）、染色质免疫沉淀法（Ch IP）、经典薄层色谱法（TLC）、液相色谱-质谱法（LC-MS）等。然而,由于涉及到大量的特异性抗体、耗时的分离程序、大量的样品注射和较差的灵敏度,这些方法大多数都受到了严重的限制。因此,迫切需要开发快速、灵敏、简便的方法用于检测去甲基化酶的活性。本文以TET2、FTO和ALKBH3为研究对象,开发了两种荧光生物传感器,实现了对去甲基化酶的灵敏检测。本论文包含以下内容:1.基于单量子点无扩增检测TET2荧光共振能量转移生物传感器的构建我们开发了一种单量子点（QD）介导的荧光共振能量转移（FRET）生物传感器,用于无扩增检测TET2。在这项工作中,当TET2存在时,它催化双链DNA中的5-乙烯基胞嘧啶氧化为5-甲酰甲基胞嘧啶,随后用Cy5标记双链DNA产生生物素化的Cy5-双链DNA复合体。将生物素化的Cy5-双链DNA复合体组装到链霉亲和素包裹的605QD上,得到Cy5-双链DNA-605QD纳米结构,诱导了从605QD到Cy5的FRET。FRET信号可以通过基于全内反射荧光（TIRF）的单分子检测简单计数。该生物传感器可以实现对TET2的均相检测,检测限为0.042 ng/μL,并且可以精确地测量1个细胞内的TET2活性。此外,该生物传感器可用于筛选TET2抑制剂,为TET2相关的医学研究和临床诊断提供了新的平台。2.基于连接循环扩增的单分子检测方法用于同时检测FTO和ALKBH3我们开发了一种基于连接酶扩增反应与单分子检测相结合的方法,用于灵敏检测FTO和ALKBH3。在这项工作中,FTO可以催化报告探针1的m6A去甲基化产生A,随后去甲基化的探针1与捕获探针1和2杂交,利用Taq DNA连接酶启动连接酶扩增反应生成长链DNA,该长链DNA又能与信号探针1和信号探针2杂交,继续利用Taq DNA连接酶启动连接酶扩增反应,形成biotin-Cy3双标记的信号探针。同样,ALKBH3可以催化探针2的m1A去甲基化产生A,随后去甲基化的探针2与捕获探针1和3杂交,利用Taq DNA连接酶启动连接酶扩增反应生成长链DNA,该长链DNA又能与信号探针1和信号探针3杂交,继续利用Taq DNA连接酶启动连接酶扩增反应,形成biotin-Cy5双标记的信号探针。Biotin-Cy3双标记信号探针和biotin-Cy5双标记信号探针可以在涂有链霉亲和素的磁珠（MBs）表面自我组装,形成MB-单链DNA-Cy3/Cy5纳米结构。经过DNase I消化和磁分离步骤后,Cy3和Cy5荧光分子被释放到溶液中,随后利用基于全内反射荧光（TIRF）的单分子检测进行计数,Cy3信号表示存在FTO,Cy5信号表示存在ALKBH3。该方法表现出良好的特异性和高灵敏度,FTO的检测限为3.82×10-10 ng/μL（相当于6.33×10-18 mol/L）,ALKBH3的检测限为5.33×10-10 ng/μL（相当于1.44×10-17 mol/L）。重要的是,该方法可以在单细胞水平上量化FTO和ALKBH3的活性,在FTO和ALKBH3相关的生物医学研究和疾病诊断方面具有巨大的潜力。