【分析】G-四鏈體二聚體:一種高效增強硫黃素T熒光的核酸結構

硫黃素T（ThT）分子由一個苄胺環和一個苯硫醚環組成，這兩個環可以圍繞C-C鍵自由旋轉，導致ThT的熒光很低。當這種旋轉受到某些特殊結構的限制時，ThT的熒光就會被增強。近年來，研究發現ThT能夠特異性結合G-四鏈體（G4），使其熒光得以增強。基於此熒光現象，G4/ThT被廣泛地用作熒光指示劑構建非標記型生物感測，實現了對多種分析物的檢測。但是，相比其他的熒光探針，G4/ThT體系熒光發射強度較弱且易受到介質中一價陽離子濃度的影響，在應用於複雜樣品中低濃度物質定量檢測時具有一定的侷限性。

最近，

陝西師範大學李保新

教授課題組發現

G-四鏈體二聚體對ThT熒光的增強作用遠大於G-四鏈體單體

。PW17是一個常用於形成G4單體的核酸序列，兩個串聯PW17序列可直接摺疊成穩定的G4二聚體，此G4二聚體/ThT的熒光強度約為相應的G4單體/ThT的9倍（如圖1所示）。此外，與常規的G4單體/ThT相比，G4二聚體/ThT體系在不同濃度的

N

a

+

-K

+

的介質呈現出更穩定的熒光發射。利用圓二色光譜（CD）、核磁等手段較詳細地研究G4二聚體與ThT的相互作用，探討了G4二聚體高效增強ThT熒光的機制。

圖1。 G4二聚體增強ThT熒光的示意圖

在此基礎上，以G4二聚體/ThT為熒光指示劑，構建了一種無標記DNA弓形探針。此外，透過在擴增產物中嵌入一個G4二聚體序列，設計了一種基於滾環擴增（RCA）的生物感測策略（如圖2所示），來展示G4二聚體/ThT熒光指示劑的分析效能。在最佳化的實驗條件下，該感測體系對p53基因檢測的線性範圍為0。01 ~10 fM，檢出限為10 aM，此檢出限遠低於相同條件下以G4單體/ThT為熒光指示劑的RCA感測策略。此生物感測體系靈敏高的原因歸於二個因素：（1）G4二聚體/ThT具有高的熒光發射；（2）在G4二聚體中，兩個G4序列之間沒有額外的連線序列，提高了RCA產物鹼基的利用率。

圖2。 （A）G4二聚體-RCA生物感測策略檢測p53基因的示意圖；（B）在不同實驗條件下，體系的熒光強度；（C）G4二聚體-RCA生物感測體系的線性相應；（D）G4單體-RCA生物感測體系的線性相應。

這項研究表明，G4二聚體對ThT有很強的親和力，能夠高效地增強ThT的熒光發射。本研究為基於G4/ThT的高靈敏且穩定的無標記熒光生物感測的構建提供了一種新策略，具有良好的應用前景。

該工作發表在分析化學領域的權威期刊

Analytical Chemistry

上，碩士生

景少春

是該工作的第一作者，通訊作者是

李保新

教授。研究工作得到了國家自然科學基金面上專案（21775099）的支援。

Dimeric G-Quadruplex： An Effective Nucleic Acid Scaffold for Lighting Up Thioflavin T

Shaochun Jing， Qiang Liu， Yan Jin， Baoxin Li*

Anal。 Chem

。，

2020

，DOI： 10。1021/acs。analchem。0c02637

李保新教授簡介

1995年7月在陝西師範大學化學系，獲理學學士學位；1995-1998年就讀陝西師範大學化學系，獲分析化學專業理學碩士學位；1999-2002年就讀西南大學化學與化工學院，獲分析化學專業理學博士學位；2004年-2005年在英國Cardiff大學化學系做高階訪問學者研究。2003年晉升為教授，2004年入選首批教育部新世紀優秀人才資助計劃。

長期從事分析化學方面的教學和科研工作，研究工作主要集中在發光分析及生物感測。迄今為止，主持國家自然科學基金專案6項，教育部基金重點專案1項和陝西省重點科研專案1項。2002年獲霍英東教育基金會第八界高等院校青年教師基金資助。研究成果獲陝西省科學技術獎一等獎1項、二等獎2項，其博士論文獲“全國百篇優秀博士論文提名獎（2004年）”。相關研究成果發表在 Chemistry-A European Journal、Analytical Chemistry、Chemical Communications 等期刊。所發表的論文已被他引3800多次，其中有9篇研究論文均被他引超過100次，單篇研究論文最高他引超過600次。

https：//www。x-mol。com/university/faculty/12363

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