自复制DNA电路实现活细胞内T4多核苷酸激酶活性的高保真原位成像

这篇研究创新性地开发了一种自复制DNA电路(SDC)，通过整合PNK介导的磷酸化信号转换模块和自复制杂交链式反应(HCR)，实现了活细胞内多核苷酸激酶(PNK)活性的高灵敏度原位成像。该酶免等温扩增策略具有优异的空间分辨率和信号定位能力，为DNA修复机制研究和核酸诊断平台开发提供了新工具。

　　

亮点

• 首创自复制DNA电路(SDC)实现PNK活性的反馈式信号放大

• 分支状DNA纳米结构有效限制信号扩散，提升空间分辨率

• 酶免等温扩增策略适用于复杂细胞内环境

SDC系统检测PNK活性的机制

该SDC系统通过信号转换和指数放大两步检测PNK活性(图1A)。信号转换由精心设计的发夹探针(H_P)启动(图1B)，该探针在环区和3'茎区嵌有启动序列(T)，5'端带有羟基。在ATP存在时，PNK在优化条件下磷酸化H_P的5'-OH端，产生磷酸化产物。随后λ-核酸外切酶选择性消化磷酸化链，释放出触发链T。

结论

本研究开发的自复制DNA电路(SDC)实现了细胞内PNK活性的高灵敏度原位成像。该系统将PNK响应信号转导模块与自复制杂交链式反应整合，将酶活性转化为放大的核酸信号。实验证实SDC平台在复杂生物环境中仍保持强信号放大能力，具有高特异性和最小背景干扰。