Divalent Cation Dependence Enhances Dopamine Aptamer Biosensing.
Divalent Cation Dependence Enhances Dopamine Aptamer Biosensing.
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DOI：
10.1021/acsami.0c17535
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发表时间：
2021-03-03
影响因子：
9.5
通讯作者：
Andrews AM
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Nakatsuka N;Abendroth JM;Yang KA;Andrews AM
寡核苷酸受体（适体）在靶识别时改变构象，当与场效应晶体管（FET）耦合时，能够在高离子强度条件下进行电子生物传感。由于高度带负电荷的适体骨架受离子含量和浓度的影响，因此在应用条件下评估了生物传感器性能和靶标灵敏度。对于最近确定的多巴胺适体，生理浓度的Mg 2+和Ca 2+在人工脑脊液中产生显着的增强多巴胺-FET传感器的响应。二价阳离子相关的信号放大没有观察到FET传感器功能化与最近确定的5-羟色胺适体或以前报道的多巴胺适体。圆二色性光谱显示Mg 2+和Ca 2+诱导的目标相关的二级结构的变化，新的多巴胺适体，但不是5-羟色胺适体或旧的多巴胺适体。硫磺素T（ThT）置换证实了新的多巴胺适体用于靶检测的Mg 2+依赖性。这些发现意味着新的多巴胺适体的二价阳离子和多巴胺之间的变构结合相互作用。在离子环境中开发和测试反映预期应用的传感器是识别具有有利属性的适体候选物和阐明传感机制的最佳实践。
Oligonucleotide receptors (aptamers), which change conformation upon target recognition, enable electronic biosensing under high ionic strength conditions when coupled to field-effect transistors (FETs). Because highly negatively charged aptamer backbones are influenced by ion content and concentration, biosensor performance and target sensitivities were evaluated under application conditions. For a recently identified dopamine aptamer, physiological concentrations of Mg2+ and Ca2+ in artificial cerebrospinal fluid produced marked potentiation of dopamine-FET-sensor responses. Divalent cation-associated signal amplification was not observed for FET sensors functionalized with a recently identified serotonin aptamer or a previously reported dopamine aptamer. Circular dichroism spectroscopy revealed Mg2+- and Ca2+-induced changes in target-associated secondary structure for the new dopamine aptamer but not the serotonin aptamer or the old dopamine aptamer. Thioflavin T (ThT) displacement corroborated the Mg2+ dependence of the new dopamine aptamer for target detection. These findings imply allosteric binding interactions between divalent cations and dopamine for the new dopamine aptamer. Developing and testing sensors in ionic environments that reflect intended applications are best practices for identifying aptamer candidates with favorable attributes and elucidating sensing mechanisms.
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--
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Koide S
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