基于DNAzyme的细菌快速检测方法构建

chem化学科普2019-08-114.2W+

细菌是生物的主要类群之一，与我们的生活息息相关。一方面，肠道的细菌微生物能为我们提供维生素、调节免疫系统，乳酸菌等细菌也为我们发酵食物以及有机物污染降解提供保证；另一方面，一些致病菌，如痰结核菌、葡萄球菌等，则是人类致病或死亡的主要元凶。传统的细菌检测方法主要是平板计数法。这种方法由于涉及细菌培养，操作繁琐，费时费力，因此国内外技术人员一直都在不断尝试并发展新的快速的细菌检测方法。

DNAzyme是一种人工合成的具有催化功能的DNA序列，是上世纪九十年代通过体外筛选的技术获得。相比于传统的蛋白酶而言，DNAzyme具有易储存，反应速度快，反应条件广及价格便宜等优势。2011年，Yingfu Li课题组首次利用DNAzyme实现对大肠杆菌的特异性检测，随后，这一方法被广泛应用在食品检测，血液检测及生物传感器构建上。但由于该方法需要冗长的前处理过程以及相对复杂的实验操作等，限制了其在生活和研究中的进一步的应用。

北京大学的张新祥课题组和哈佛大学的David Weitz课题组根据已有的DNAzyme的实验经验，通过对DNA序列合理的设计，成功地避免了DNAzyme序列前处理过程。与此同时，引入分子信标作为信号输出元件，大大降低了反应的实验成本。他们利用细菌裂解液能够在特定的碱基位点处断裂DNA的性质，设计了一条与断裂位点附近区域互补的分子信标。当反应体系里不存在目标物时，由于分子信标的环状区域与DNAzyme互补而被打开，释放出高的荧光信号。当反应体系里存在目标物时，相应的分子信标并不会被打开，会产生低的荧光信号。整个细菌检测过程在一个小时内即可完成，实现了即混即测的快速细菌检测。