Sensitive pseudobienzyme electrocatalytic DNA biosensor for mercury(II) ion by using the autonomously assembled hemin/G-quadruplex DNAzyme nanowires for signal amplification

Herein, a novel sensitive pseudobienzyme electrocatalytic DNA biosensor was proposed for mercury ion (Hg²⁺) detection by using autonomously assembled hemin/G-quadruplex DNAzyme nanowires for signal amplification. Thiol functionalized capture DNA was firstly immobilized on a nano-Au modified glass carbon electrode (GCE). In presence of Hg²⁺, the specific coordination between Hg²⁺ and T could result in the assembly of primer DNA on the electrode, which successfully triggered the HCR to form the hemin/G-quadruplex DNAzyme nanowires with substantial redox probe thionine (Thi). In the electrolyte of PBS containing NADH, the hemin/G-quadruplex nanowires firstly acted as an NADH oxidase to assist the concomitant formation of H₂O₂ in the presence of dissolved O₂. Then, with the redox probe Thi as electron mediator, the hemin/G-quadruplex nanowires acted as an HRP-mimicking DNAzyme that quickly bioelectrocatalyzed the reduction of produced H₂O₂, which finally led to a dramatically amplified electrochemical signal. This method has demonstrated a high sensitivity of Hg²⁺ detection with the dynamic concentration range spanning from 1.0 ng L⁻¹ to 10 mg L⁻¹ Hg²⁺ and a detection limit of 0.5 ng L⁻¹ (2.5 pM) at the 3S_blank level, and it also demonstrated excellent selectivity against other interferential metal ions.     

炔基配体对2, 6-双(N-乙基苯并咪唑)吡啶炔基铂(Ⅱ)配合物与G-四链体作用及抗癌活性的影响

合成了三种2, 6-双(N-乙基苯并咪唑)吡啶炔基铂(Ⅱ)配合物(2-4),其中配合物2的炔基配体为抗癌药物埃罗替尼.利用紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱,圆二色(CD)光谱,荧光共振能量转移(FRET)等方法研究了铂(Ⅱ)配合物与人体端粒(Hetelo)和c-myc原癌基因(c-myc)G-四链体的相互作用.实验结果表明,所合成的铂配合物与G-四链体具有较强的相互作用(K_a > 10⁶ L·mol^-1),在无碱金属离子存在条件下能诱导G-四链体的形成.含苯乙炔基团的配合物2、3能使c-myc G-四链体的熔解温度上升24 ℃以上,而含丙炔基团的铂配合物4仅使c-mycG-四链体的熔解温度升高9.0 ℃,表明炔基结构对铂(Ⅱ)配合物与G-四连体的作用有较大影响.配合物2对人肺癌细胞A549的细胞毒性明显高于埃罗替尼及其他两种配合物3、4.     

G-四链体DNA稳定剂的研究进展

人体端粒由富含鸟嘌呤(G)的DNA重复序列组成,该序列在一定的条件下可以形成G-四链体DNA的结构.小分子化合物诱导该结构的形成并使之稳定,不但可以抑制端粒酶的活性或降低癌基因的转录表达而达到抗肿瘤的目的,还可以作为G-四链体DNA的探针,辅助G-四链体DNA生物功能的研究及与之相关疾病的诊断.因此,G-四链体DNA稳定剂的设计是近年来化学生物学的重要前沿领域之一.到目前为止,G-四链体DNA稳定剂主要可分为有机小分子化合物和金属配合物.本文重点综述这两方面特别是后者的最新研究进展.     

靶向抑制拓扑异构酶和端粒酶的钌配合物研究进展

金属配合物抗肿瘤研究,尤其是铂类药物,已取得了相对令人瞩目的成功,但同时也面临着包括耐药性和毒副作用等诸多问题。近年来钌配合物作为新的抗癌药物引起了人们的注意。在非铂系药物中,金属钌配合物是最有前途的抗癌药物之一,国际上普遍认为钌和钌的配合物属于低毒性,容易吸收并在体内很快排泄。本文将着重介绍钌配合物与DNA结合后进一步引发的细胞内核酶活性抑制研究,从新的角度来诠释钌配合物的抗肿瘤研究最新进展。     

基于菁染料响应G-四链体结构变化的半胱氨酸检测探针

半胱氨酸是生物体中起着重要作用的还原性氨基酸,其在体内的含量变化可能会诱发机体发生多种病变。因此高选择性、高灵敏度和低成本的半胱氨酸检测技术具有重要意义。目前,高效的半胱氨酸检测方法有毛细管电泳、质谱、高效液相色谱和表面增强拉曼散射等,这些方法往往需要复杂的样品制备和精细的实验仪器,可能会限制其在半胱氨酸检测中的应用。本文利用富含鸟嘌呤的DNA链序列在钾、钠等金属离子诱导下形成对汞离子产生特殊响应的二级结构,而菁染料能够对DNA结构进行识别,并由此引起其超分子聚集形式的改变,致使其紫外和可见光谱性质随之变化。最终以Hg²⁺调控G-四链体与菁染料(ETC)组建的传感器,实现对溶液体系中半胱氨酸高选择性的快速可视化检测。     

A Light‐up Logic Platform for Selective Recognition of Parallel G‐Quadruplex Structures via Disaggregation‐Induced Emission

The design of turn‐on dyes with optical signals sensitive to the formation of supramolecular structures provides fascinating and underexplored opportunities for G‐quadruplex (G4) DNA detection and characterization. Here, we show a new switching mechanism that relies on the recognition‐driven disaggregation (on‐signal) of an ultrabright coumarin‐quinazoline conjugate. The synthesized probe selectively lights‐up parallel G4 DNA structures via the disassembly of its supramolecular state, demonstrating outputs that are easily integrable into a label‐free molecular logic system. Finally, our molecule preferentially stains the G4‐rich nucleoli of cancer cells.     

鸟嘌呤四链体中Na~+的移动

Na+-G-四链体复合物是一个明显的极化体系,其形成或解离过程中,Na+的移动路线目前还不十分明确.σπ水平的原子-键电负性均衡方法融合进分子力学(ABEEMσπ/MM)模型除原子位点外,还明确地定义了孤对电子、σ键和π键的位置,并且各位点电荷随分子环境改变而浮动,因此能更好地反映该体系的极化现象.本文应用ABEEMσπ/MM方法研究了Na+-G-四平面复合物的性质,包括它的几何构型、电荷分布和结合能等,并在MP2/6-31G(d,p)水平上做了相应的从头算,两种结果十分吻合.Na+的存在改变了G-tetrad的氢键方式.通过比较Na+各条移动路线中体系的结合能,预测G-四链体中三个Na+最有可能沿α方向依次移出.以上研究为进一步应用ABEEMσπ/MM模型进行G-四链体中离子交换通道的动力学模拟打下坚实的基础.     

Oxazine750对平行四股螺旋结构的识别与稳定作用

以d[TG₄T]₄、d[G₄T₄G₄]₂和c-myc序列为代表,采用竞争平衡透析、紫外光谱和圆二色光谱研究了oxazine750对四股螺旋结构的识别与稳定作用。 结果表明,oxazine750能够更好的结合在平行四股螺旋上,而对反平行四股螺旋结合较少。 热变性实验表明,oxazine750使d[TG₄T]₄形成的平行结构的四股螺旋的解旋温度提高了11 ℃,对c-myc形成的平行四股螺旋的解旋温度甚至提高了40 ℃。 而对d[G₄T₄G₄]₂形成的反平行结构解旋温度降低了近8 ℃。