アンドロゲン受容体mRNAのin vitro検出のためのスマートデオキシリボザイムベースの蛍光センサー

A smart deoxyribozyme-based fluorescent sensor for in vitro detection of androgen receptor mRNA.

• Ekaterina Alexandrovna Bryushkova
• Erik Rafikovich Gandalipov
• Julia Victorovna Nuzhina

抄録

今日では、様々なバイオセンサが、生物医学的診断や自己診断を含む様々な分野で広く使用されています。核酸ベースのバイオセンサーは、典型的には、別の核酸、タンパク質、イオン、および他のいくつかの種類の化合物を検出するために適用される。そのため、従来の方法では複雑で手間がかかるために利用できないような状況でも、シンプルで効果的なバイオセンサーを開発することが最も期待されています。本プロジェクトでは、アンドロゲン受容体のmRNAを検出するための新しいスマートデオキシリボザイムベースの蛍光センサーを開発しました。このセンサーは、2つのデオキシリボザイム10-23、RNA依存性スプリットマラカイトグリーンアプタマー、オリゴヌクレオチドプラットフォームを含むいくつかの機能モジュールから構成されています。デオキシリボザイムは、アプタマーモジュールとの相互作用のために容易に利用可能な27ヌクレオチドRNAフラグメントを特異的に放出する。これは、完全長mRNAの標的配列とのハイブリダイゼーションにおける二次構造の問題を解決する。提案されたセンサーは、24時間以内に合成60ヌクレオチドRNAフラグメント（LODは37℃で1.4nMのRNAフラグメント）とアンドロゲン受容体のフルサイズmRNA分子の両方を特異的に認識することが示された。構築されたセンサーは、使用が容易であり、RNAターゲットに対して高い効率と選択性を有し、モジュラー構造のために様々な核酸配列の検出のために再構築することができる。このように、同様のバイオセンサーは鑑別診断に有用であると考えられる。

Nowadays a variety of biosensors are widely used in different fields, including biomedical diagnostics and self-testing. Nucleic acid-based biosensors are typically applied to detect another nucleic acid, proteins, ions, and several other types of compounds. It is most promising to develop simple and effective biosensors for the use in situations where traditional methods are not available due to their complexity and laboriousness. In this project, a novel smart deoxyribozyme-based fluorescent sensor for the detection of androgen receptor mRNA was developed. It consists of several functional modules including two deoxyribozymes 10-23, an RNA-dependent split malachite green aptamer, and an oligonucleotide platform. Deoxyribozymes specifically release a 27-nucleotide RNA fragment that is readily available for the interaction with the aptamer module. This solves a problem of secondary structure in hybridization with the target sequence of full-length mRNA. It was shown that within 24 hours the proposed sensor specifically recognized both a synthetic 60-nucleotide RNA fragment (LOD is 1.4 nM of RNA fragment at 37 °C) and a full-sized mRNA molecule of the androgen receptor. The constructed sensor is easy to use, has high efficiency and selectivity for the RNA target, and can be reconstructed for the detection of various nucleic acid sequences due to its modular structure. Thus, similar biosensors may be useful for the differential diagnosis.

Copyright © 2020, Bryushkova et al.; licensee Beilstein-Institut.