基于氧化石墨烯的荧光生物传感器对蛋白质的检测:核酸“端基保护”策略的应用

来自武汉大学的唐宏武老师课题组将蛋白质对末端修饰小分子的寡核苷酸序列的“端基保护”作用与基于氧化石墨烯(GO)的DNA生物传感器相结合,设计了一种简单灵敏的荧光生物传感器用于蛋白质的检测。该研究工作发表在Small。他们选取肿瘤标志物叶酸受体(FR)作为模蛋白进行检测。FR是一种糖基化磷脂酰肌醇连接的膜糖蛋白,在多种肿瘤组织中呈高水平表达。因此,建立快捷有效的方法检测叶酸受体在肿瘤的诊断和临床治疗上有重大的实际意义。

无FR存在时,末端修饰了小分子叶酸的探针DNA 1(P1)将被核酸外切酶I(Exo I)从3’到5’分解成5’-单核苷酸,5’-单核苷酸不能引起吸附在GO表面的探针DNA 2(P2)荧光的恢复,此时体系显示较弱的荧光背景信号。当FR存在时,FR将与P1末端的叶酸特异性地结合,保护P1免受Exo I的分解,这样P1便可与吸附在GO表面的P2杂交形成刚性结构的双链DNA,P2的荧光得以恢复。基于此原理,可达到定量检测FR的目的。因该方法将对蛋白质的检测转换为对DNA的检测,所以具有简单、灵敏和高选择性等特点。对FR的检测在1 ng mL-1 到 800 ng mL-1的浓度范围内有良好的线性关系,检测限为0.77 ng mL-1。同时,在 2%血清溶液中仍能对FR进行检测,荧光强度值与FR的浓度之间具有较好的线性关系。此外,该方法还可用于链酶亲和素(SA)的检测,表明该方法具有较好的通用性。以上结果表明,以GO为平台,基于“端基保护”的方法对蛋白质的检测预计在分子诊断、基因组学研究以及药物开发等方面具有较大的潜力。