题名基于适配体结构转换检测AFB1、OTA 和ATP的新方法
作者李亚飘
答辩日期2020-06
文献子类博士
授予单位中国科学院生态环境研究中心
授予地点北京
导师赵强
关键词核酸适配体、结构转换、小分子、黄曲霉毒素 B1 、赭曲霉毒素 a 、 三磷酸腺苷 、环境分析、生物分析 aptamer , Structure Switch , Small Molecule s, Aflatoxin B1, Ochratoxin a, Adenosine Triphosphate , Environmental Analysis, And bioAnalysis
学位名称理学博士
其他题名New Aptamer Structure Switch Based Assays for AFB1, OTA and ATP
学位专业分析化学
英文摘要

      黄曲霉毒素B1 afla toxin B1, AFB1 、赭曲霉毒素 A ochratoxin A, OTA和 三磷酸腺苷 adenosine triphosphate, ATP 是与环境和健康相关的小分子,AF B1 和 OTA 是霉变的粮食、水果、食物等产品中常见的真菌毒素污染物,其中 AFB1 是 I 类 致癌物质, OTA 是潜在致癌物质。 ATP 参与能量循环等许多生理过程 。 AFB1 、 OTA 、 ATP 的快速灵敏检测具有重要意义。
      常用的色谱法、质谱法、免疫分析法等在快速、低成本检测小分子方面存在一定的局限性。具有特异识别功能的核酸适配体具有很多独特性质,在快速分析检测方面显示出优势。适配体能够与互补 DNA 杂交,而当目标分子存在时,适配体与目标分子结合,不再与互补 DNA 杂交,这一现象称为目标分子结合诱导适配体结构转换。
      论文围绕AFB1 、 OTA 和 ATP 的快速、灵敏检测,特别是 AFB1 的检测,利用适配体结构转换特性构建 多种新颖的分析方法。研究内容包括以下几个方面:
      (1 )以荧光素 fluorescein , FAM )标记 29 个碱基的适配体和猝灭基团( black hole quencher 1 BHQ1 )标记 14 个碱基的短链互补 DNA cDNA )发展了均相溶液荧光强度法用于 AFB1 的检测。 AFB1 与适配体的特异性结合使 cDNA 从适配体上解离下来, FAM 的荧光强度增加。其中 AFB1 结合引起的最大荧光强度是空白样品信号的 69 倍,可检测 AFB1 的最低浓度为 0.2 nM 。均相溶液荧光强度分析法不需要分离和富集、信号变化明显、操作简 单、检测快速。
      (2 )基于 DNA 修饰微孔板的荧光强度分析法利用 FAM 标记适配体修饰微孔板和 BHQ1 标记 cDNA ;适配体修饰微孔板和 FAM 标记 cDNA ;和 cDNA修饰微孔板和 FAM 标记适配体实现多种检测 AFB1 的模式,可检测 AFB1 的最低浓度均低于 2.5 nM 。该方法使用的核酸修饰的微孔板可重复利用。
      (3 )发展了基于邻近蛋白信号增强的荧光各向异性 fluorescence anisotropy,FA )法用于小分子的检测。目标分子不存在时,杂交双链中互补 DNA 上标记的链霉亲和素靠近适配体末端标记的 FAM ,限 制 FAM 局部转动, FAM 具有高的 FA 值。小分子与适配体的结合使 DNA 双链解离, FA 值下降。该方法信号变化大、灵敏度高、重现性好、通用性强,可检测AFB1 、 OTA 和 ATP 的最低浓度分别为 60 pM 、 1 nM 和 0.5 μM 。
       (4 )以 5 端标记了四甲基罗丹明( tetramethylrhodamine, TMR )的适配体和 3 端延长多个连续 G 碱基的互补 DNA 发展了一种基于邻近 TMR G 碱基相互作用信号增强适配体结构转换 FA 检测 AFB1 的方法。 AFB1 与适配体的特异性结合使 TMR G 碱基相互作用减弱, TMR 局部转 动变快。该方法只需要两段DNA ,成本低,稳定性好。
        (5 )利用蛋白质标记信号放大建立了表面等离子体共振 surface plasmon resonance, SPR )分析法用于 AFB1 的检测。 AFB1 与芯片表面修饰 cDNA 竞争结合 SA 标记适配体, SPR 信号下降,该方法可检测 AFB1 的最低浓度为 50 pM 。
       (6 )基于适配体结构转换和辣根过氧化物酶 horseradish peroxidase, HRP标记构建了新型的酶联分析法用于小分子的检测。固定在微孔板上的 cDNA 与样品溶液中的 AFB1 竞争性与样品溶液 中有限的 HRP 标记适配体结合。随着AFB1 浓度的增加,固定在微孔板上的 HRP 酶数量减少,酶信号下降。化学发光法可检测 AFB1 、 OTA 和 ATP 的最低浓度分别为 10 pM 、 20 pM 和 20 n M 。该方法不需要酶标记的小分子,也不需要将小分子固定在微孔板上,可用于小分子的高通量分析。
 

页码155
内容类型学位论文
源URL[http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/43602]  
专题生态环境研究中心_环境化学与生态毒理学国家重点实验室
推荐引用方式
GB/T 7714
李亚飘. 基于适配体结构转换检测AFB1、OTA 和ATP的新方法[D]. 北京. 中国科学院生态环境研究中心. 2020.
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