杨曙明:劈裂适配体及其在“三明治结构”生物传感器中的应用

2023-05-10 14:56:27

大多数的生物传感器都是基于适配体的构象变化或与目标相互作用的结构转换而设计的。这些策略的局限性是这种结构改变的不可预测性,可能产生假阳性或非特异性信号。在生物分析中,一种主要的蛋白质测定方法是“三明治结构”检测,它具有高度的特异性和双重识别机制。然而,该方法不适用于检测小分子量的靶物质,由于空间位阻,不太可能同时与两个适配体结合。为了克服这一缺点,开发了一种分裂适配体策略,在这种策略中,核酸的适配体被分裂成两个片段,可以在配体存在的情况下形成一个三元组件。这种新型的方法被广泛采用,用于检测各种目标,特别是小分子量靶物质,且具有不同的表征方法,包括比色、荧光和电化学技术等。

中国农科院杨曙明团队发表的本篇综述首先介绍了劈裂适配体,以及如何获得劈裂适配体,然后总结了基于劈裂适配体片段的“三明治结构”生物传感技术的最新进展,旨在为劈裂适配体的设计提供一个通用的指南。本文还用了大篇幅来写了荧光法、比色法、电化学或化学发光法等方法的劈裂适配生物传感器的研究进展。此外,讨论了在劈裂适配体的开发过程中可能遇到的一些挑战,如稳定性、敏感性和多样性等,从而为该分析提供未来的机会。本文指出应在今后的劈裂适配体片段的开发过程中,更加重视夹层侧流带分析等简单、快速、实用的方法。

1.  部分靶物质及其劈裂适配体序列


图1.  部分适配体劈裂位点示意图

AATPB)(C)茶碱(D)雌二醇


点评:

1. 劈裂规律大体总结为两步:核磁共振(NMR)光谱学测得核酸适配体复合结构,然后搞清楚结合位点(个别文献有表述具体结合部位,主要通过总结文献),从非结合位点处劈。

2. 具有已知其适配体二级结构的适配体可以很容易地分为两个片段。不参与靶物质结合的碱基位点可以作为候选的劈裂点。

3. 简单的发卡结构适配体,寡核苷酸单链适配体通常包含两个或三个部分互补的域,小分子靶点常与发夹环区域的碱基结合,所以破坏结合的那个“口袋”,而从其他非结合位点劈,比如:ATP、凝血酶等;

4. 如果是“三接头”的适配体,需要进行一定的裁剪,主要通过改变碱基互补配对与否,目的可能是为了增强改造后的适配体对靶物质的结合程度;再进行劈裂,比如:。

 

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Chen A, Yan M, Yang S. Split aptamersand their applications in sandwich aptasensors[J]. Trends in AnalyticalChemistry, 2016, 80:581-593.


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