基于DNA结构转换调控胆红素氧化酶直接电子传递的自供能T4多核苷酸激酶活性检测新策略

本文报道了一种创新性自供能传感策略：通过酶促反应触发的DNA结构转换调控胆红素氧化酶（BOD）的直接电子传递（DET），成功构建了葡萄糖/氧生物燃料电池用于T4多核苷酸激酶（T4 PNK）活性检测。该传感器利用λ-外切酶（λ-exo）消化磷酸化DNA引发的构象变化，使BOD精准定位在碳纳米管-金纳米粒子（MWCNTs-AuNPs）界面，实现0.001-2 U mL?1的线性检测范围和3×10?4 U mL?1的超高灵敏度，为人血清样本检测提供了便携式解决方案。

　　

Highlight

制备MWCNTs-AuNPs纳米复合材料

将8 mg多壁碳纳米管（MWCNTs）在含聚二甲基二烯丙基氯化铵（PDDA，1 wt%）和NaCl（0.02 M）的溶液中超声处理30分钟，获得MWCNTs-PDDA复合物。随后与金纳米粒子（AuNPs）胶体混合，通过静电作用自组装形成MWCNTs-AuNPs纳米复合材料。

聚丙烯酰胺凝胶电泳研究

天然聚丙烯酰胺凝胶电泳（PAGE）显示，短链DNA（sDNA，5′-OH-ACAGATCGATGCACGTGC-3′）的迁移率显著高于互补DNA（cDNA，含33个碱基），因后者易通过分子内碱基配对形成发夹结构。经T4 PNK磷酸化和λ-exo消化后，sDNA被特异性切除，触发cDNA构象转变为紧凑发夹结构（见图1），为后续BOD的电子传递调控奠定基础。

结论

本研究开创性地通过DNA结构转换调控胆红素氧化酶（BOD）的直接电子传递（DET），构建了高灵敏自供能T4 PNK活性检测平台。当T4 PNK催化sDNA的5′-羟基磷酸化并经λ-exo消化后，cDNA发夹构象变化使BOD精准锚定在MWCNTs-AuNPs界面，实现高效氧还原催化。该传感器检测限低至3×10^?4 U mL^?1，成功应用于人血清样本分析，为DNA修复酶研究提供了新型检测工具。