通訊作者：袁若；柴雅琴
通訊單位：西南大學(xué)
DNA用于構(gòu)建DNA walker被廣泛應(yīng)用于分子傳感、生物成像和藥物輸送等領(lǐng)域，通常通過切割核酸內(nèi)切酶、脫氧核糖核酸酶或鏈置換來操縱特定的DNA（walking leg）以實(shí)現(xiàn)自主移動。傳統(tǒng)的沿著一維軌道或二維表面行走的DNA walker存在兩個關(guān)鍵挑戰(zhàn)：第一，有限長度的步行腿使DNA walker容易從軌道上脫軌并在局部耗盡導(dǎo)致行走檢測效果不理想。其次，單一識別位點(diǎn)的DNA walker阻礙了目標(biāo)物與其之間的有效碰撞。因此，迫切需要創(chuàng)新一種特殊的DNA walker實(shí)現(xiàn)具有多個識別區(qū)域的無限制行走來克服這些問題。近日，西南大學(xué)袁若教授和柴雅琴教授團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種由DNA三路連接(TWJ) 介導(dǎo)的三個識別區(qū)域的環(huán)狀DNAWalker，被用于快速、靈敏地電化學(xué)檢測與多種癌癥密切相關(guān)的miRNA-182-5p。相關(guān)工作以“DNA Three-Way Junction with Multiple Recognition Regions Mediated an Unconfined DNA Walker for Electrochemical Ultrasensitive Detection of miRNA-182-5p”為題發(fā)表在Analytical Chemistry上。
圖1. 用于檢測miRNA-182-5p的制備的電化學(xué)生物傳感器的示意圖：（A）TWJ介導(dǎo)的環(huán)狀DNA Walker的組裝和（B）電化學(xué)生物傳感器和信號響應(yīng)的構(gòu)建。
詳細(xì)地，首先將DNA單鏈重組成TWJ，識別區(qū)域鎖定在發(fā)夾莖中。一旦引入目標(biāo)miRNA-182-5p，TWJ上的發(fā)夾可以連續(xù)打開，形成一個環(huán)形DNA Walker，暴露三個識別序列。與傳統(tǒng)DNA步行器相比，它可以在電極表面的整個范圍內(nèi)行走，而不受DNA步行器腿長度的限制，大大提高了步行效率。此外，這種具有多重識別片段的DNA步行器可以明顯增加識別位點(diǎn)的局部濃度，從而顯著提高檢測速度和靈敏度。
這種以環(huán)狀DNA作為助行器的生物傳感器可以靈巧地實(shí)現(xiàn)miRNA-182-5p從0.1 fM到1 nM的超靈敏和快速檢測，檢測限為31.13 aM。該策略提供了一種獨(dú)特的途徑，可以為無限制的DNAWalker創(chuàng)新設(shè)計(jì)納米結(jié)構(gòu)，用于超靈敏和快速檢測生物標(biāo)志物，并在疾病的臨床診斷中具有巨大潛力。
圖2. (A)在(a)0 fM、(b)0.1fM、(c)1 fM、(d)10 fM、(e)100fM、(f)1 pM、(g)10pM、(h)100 pM和(i)1 nM時，miRNA-182-5p生物傳感器的SWV響應(yīng)。(B)I與lgCmiRNA-182-5p的相應(yīng)校準(zhǔn)圖。誤差線，SD，n=3。
參考文獻(xiàn)：
Yuanyuan Chang, Sai Xu, Yunrui Li, Wenxi Hu, Hang Li, Ruo Yuan, Yaqin Chai, DNA Three-Way Junction with Multiple Recognition Regions Mediated an Unconfined DNA Walker for Electrochemical Ultrasensitive Detection of miRNA-182-5p, Anal. Chem. 2021, https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.1c02668.
