适配子识别技术在真菌毒素快速分析中的应用.pdf

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1、第41卷分析化学(FENXIHUAXUE)评述与进展第2期2013年2月ChineseJournalofAnalyticalChemistry297—306DOI：10．3724／SP．J．1096．2013．20993《评述与进展《石_'、石_'、石适配子识别技术在真菌毒素快速分析中的应用杨锡辉孔维军杨美华赵明欧阳臻(中国医学科学院中国协和医科大学药用植物研究所，北京100193)(江苏大学药学院，镇江212013)(中国医学科学院中国协和医科大学药用植物研究所海南分所(海南省南药资源保护与开发重点实验室)，万宁571533)摘要适配子是近几年来通过指数富集配基的系统

2、进化技术(SELEX)体外筛选得到的一类与目标分子高特异性结合的寡聚核苷酸片段。适配子作为一个优于抗体的新型识别分子，已在食品快速检验、环境检测、新药研发、临床诊断和治疗以及毒理研究等领域展示了良好的应用前景。本文阐述了适配子识别靶物质的结构基础及其特性，归纳了目前已筛选出的真菌毒素适配子序列，总结了适配子在真菌毒素前处理，适配子光学分析技术和电化学分析技术在单种和多种真菌毒素检测中的应用突破，并展望了适配子识别技术在真菌毒素分析领域的发展趋势。关键词核酸适配子；真菌毒素；评述1引言适配子(Aptamer)，又称适体，是应用新型组合化学技术一指数富集配基的系统进化技术(

3、Systematicevolutionofligandsbyexponentialenrichment，SELEX)体外筛选得到的一类由25～80个碱基组成的寡聚DNA或RNA分子。其特殊而稳定的三维结构，可以通过空间构型互补高亲和力、高特异性与不同靶物质结合，这种结合方式与抗体和抗原结合类似，但又有不同于抗体的特点，是一种特殊的“化学抗体”。近年来，随着一些改良SELEX体外筛选技术的不断出现和应用，如切换SELEX，加尾SELEX、CESELEX、FluMag．SELEX、微流体SELEX等[】】，使得适配子筛选效率大大提高，极大地拓展了适配子技术在有害物质检测、新

4、药研发、药物传递系统的设计、生物成像、临床治疗等领域的应用空间。其检测范围也由蛋白质、酶等大分子物质，扩展到毒素加】、金属离子【“]、有机染料、农药等外源性小分子污染物。真菌毒素(Mycotoxins)是由真菌产生的毒性次级代谢产物，对人和动物的毒性主要有致癌、致畸、致突变、中毒性肾损害、肝细胞毒性、免疫抑制和生殖紊乱等，给人和动物的健康带来了巨大隐患。目前，真菌毒素的污染研究备受关注。真菌毒素虽然广泛存在于粮食谷物、啤酒、葡萄及葡萄酒、咖啡及可可、调味料、中草药等多种农作物和食品中。但由于其具有痕量(×10数量级)、剧毒、种类繁多、受污染的基质比较复杂等特点，给实际检

5、测带来了很大难度。因此，寻找简单、快速、准确、经济、灵敏高、特异性强的检测方法，对于研究真菌毒素的污染状况，制定各种基质中真菌毒素的限量标准具有重要意义。适配子能够与复杂基质中痕量的靶分子特异性结合，且精确性高、重复性好、无批次间差异、检测成本低，在真菌毒素快速检测中有着良好的应用前景。本文就适配子识别靶物质基础及其特性、真菌毒素适配子的构建及适配子识别技术在真菌毒素检测中应用进行综述，展望了适配子识别技术在真菌毒素分析领域的发展趋势。2适配子识别靶物质的结构基础及特性适配子和靶物质特异、高效结合的结构基础是其单链DNA或RNA作为核酸适体形成的多种热力2012~8—1

6、2收稿2012—10—16接受本文系国家自然科学基金(Nos．81274072、81173539)和教育部长江学者和创新团队发展计划项目(No．IRT1150)资助E—mail：yangmeihual5@hotmail．eom．分析化学第41卷学稳定的三维空间结构。在大多数情况下，溶液中的单链DNA或RNA的空间构象是不确定的。当靶分子存在时核酸适体发生适应性识别，寡核苷酸的碱基之间相互作用形成发夹(Hairpin)、凸环(Bulge)、假结(Pseudoknot)、G一四分体(G—quartet)等特殊的三维空间结构，再通过疏水堆积、氢键、范德华力、静电等非共价键在一

7、定条件下加合与协同作用，形成有一定方向性和选择性的强作用力与靶分子紧密结合。因此这种相互诱导的适应性识别，既依赖于靶分子与适配子空问结构的匹配性，又需要多种“作用力”，如氢键、静电的相互作用。研究发现，RNA适配子适应性识别孔雀绿的基础即是孔雀绿在相应适配子诱导下产生电荷分布及构像的变化。另外，适配子的分子刚性与其结合的特异性与亲和力也有密切关系。Patel等卅利用NMR技术阐明了部分适配子与小分子适应性识别的机制：适配子一方面折叠成独一无二的能容纳靶分子的口袋形结构去适应靶分子，同时适配子上的一些功能基团能与邻近靶分子上的对应基团相互作