核酸适配体荧光探针在生化分析和生物成像中的研究进展

作者:黄子珂 ;刘超 ;付强强 ;李进 ;邹建梅 ;谢斯滔 ;邱丽萍 刊名:应用化学 上传者:徐静

【摘要】核酸适配体是指通过体外筛选技术从核酸文库中筛选出来,能够高特异性、高亲和力识别靶标物的寡核苷酸序列,具有靶标类型广泛、合成简单、相对分子质量小、化学稳定性高、易于进行生物化学修饰等优点。核酸适配体能够通过折叠成特定的二维或三维构型与靶标物特异性结合,加上合适的信号转导机制,为重要靶标物的研究提供理想的分子识别与分子检测探针。荧光检测技术具有高灵敏、高分辨率、易于实现多元分析等优点。将核酸适配体的分子识别特性与荧光优异的光学检测性能相结合,在生命科学研究领域有着广泛的应用空间。本文主要综述了核酸适配体荧光探针常见的分子设计和信号响应方式,及其在细胞成像、亚细胞成像中的应用研究,并对核酸适配体探针目前面临的一些挑战进行了讨论,最后对其未来的发展方向进行了展望。

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第35卷 第 1期 2018年 1月 应 用 化 学 CHINESE JOURNAL OF APPLIED CHEMISTRY Vol_35 Iss.1 Jan.2018 核酸适配体荧光探针在生化分析和 生物成像中的研究进展 黄子珂 刘 超 付强强 李 进 邹建梅 谢斯滔 邱丽萍 (湖南大学化学生物传感与计量学国家重点实验室 长沙 410082) 摘 要 核酸适配体是指通过体外筛选技术从核酸文库中筛选出来,能够高特异性、高亲和力识别靶标物的 寡核苷酸序列,具有靶标类型广泛、合成简单、相对分子质量小、化学稳定性高、易于进行生物化学修饰等优 点。核酸适配体能够通过折叠成特定的二维或三维构型与靶标物特异性结合,加上合适的信号转导机制,为 重要靶标物的研究提供理想的分子识别与分子检测探针。荧光检测技术具有高灵敏、高分辨率、易于实现多 元分析等优点。将核酸适配体的分子识别特性与荧光优异的光学检测性能相结合,在生命科学研究领域有着 广泛的应用空间。本文主要综述了核酸适配体荧光探针常见的分子设计和信号响应方式,及其在细胞成像、 亚细胞成像中的应用研究 ,并对核酸适配体探针 目前面临的一些挑战进行了讨论 ,最后对其未来的发展方 向 进行了展望。 关键词 核酸适配体;荧光探针;生化分析;生物成像 中图分类号:0657.3 文献标识码:A 文章编号:1000-0518(2018)0l-0028.12 DOI:10.1 1944/j.issn.1000-0518.2018.01.170363 核酸是生命体最基本的组成物质之一,对遗传信息的编码、储存和传输起着关键作用⋯。1953年, Watson和Crick提出了DNA双螺旋结构,并预示了DNA依据碱基互补配对原则进行遗传复制 J。这一 发现具有划时代的意义,使生命科学的研究进入了分子层面。随后,核酸成为生命科学的核心研究对 象_3 4。,多种核酸分子工具被研发,并广泛应用于分子生物学、分子遗传学和临床医学等领域 。其中, 核酸荧光探针依据碱基互补配对原则,能特异性识别目标基因序列,并结合分子水平的信号传导机制, 将相关的生物信息转变为荧光的功能核酸分子 J。与荧光蛋白探针 剖相比,核酸荧光探针无需对目标 生物体系进行复杂的基因操纵,可以更直接、更真实地反映目标体系的生理状态。然而,传统的核酸荧 光探针仅适用于基因序列的特异性检测,在一定程度上限制了其应用空间。 核酸适配体(Aptamer,也译为核酸识体、核酸适体或适配子)是指从人工合成的DNA/RNA文库中 筛选得到的、能够特异性识别靶标物的单链寡核苷酸分子 J。核酸适配体的靶标物类型广泛,包括离 子、小分子、肽类、蛋白,甚至是整个活细胞、病毒、细菌或组织。除了对 目标物具有高特异性和高亲和力 外,核酸适配体还具有合成简单、相对分子质量低、化学稳定性高、毒性低、免疫原性低、程序可控和便于 修饰上多种功能基团或材料等优点 。利用核酸适配体的分子识别特性,可设计多种针对不同类型靶 标物的核酸适配体荧光探针,突破了传统的基于 Watson—Crick碱基互补配对原则建立的核酸研究和应 用的思路,极大地扩展了核酸探针在生命科学研究领域的应用范围。本文主要讨论核酸适配体荧光探 针近十几年来的发展及其在生化分析和生物成像领域的研究进展。 1 核酸适配体在生化分析中的应用 核酸适配体荧光探针由于具有设计灵活可控、合成简单、易于进行化学与生物功能化修饰等优点, 2017—10.13收稿,2017—1 1-

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