Transcription Factor Based Small-Molecule Sensing with a Rapid Cell Phone Enabled Fluorescent Bead Assay.
Transcription Factor Based Small-Molecule Sensing with a Rapid Cell Phone Enabled Fluorescent Bead Assay.
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DOI：
10.1002/anie.202007575
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发表时间：
2020-11-23
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Dennis AM
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Chern M;Garden PM;Baer RC;Galagan JE;Dennis AM
最近，变构转录因子（TF）已被确定为一类新的生物识别元件，在体外传感，从而TF和其同源DNA之间的差异结合亲和力的指示剂表现出剂量依赖性的响应分析物。在这里，我们描述了一个模块化的珠为基础的生物传感器的设计，可以应用到这样的TF-DNA分析物系统。DNA功能化的珠粒能够实现有效的混合和空间分离，而TF标记的半导体量子点用作TF-DNA结合（在珠粒上）和未结合状态的明亮荧光指示剂。原型传感器的衍生物的抗生素四环素表现出纳摩尔灵敏度与视觉检测珠荧光。传感器结构的简单变化使得传感器响应调谐成为可能，而不需要改变生物分子的亲和力。分析组件自组装，并通过眼睛或数码相机读出是可能的5分钟内的分析物添加，使传感器的使用方便，快速，仪器免费。变构转录因子TetR作为传感器和执行器，在这个量子点启用的荧光珠检测小分子脱水四环素。这种快速、无抗体的生物传感器产生可见的荧光颜色变化，可以通过眼睛或使用基于剂量依赖性分析物响应性蛋白质-DNA结合的廉价数码相机检测到。适应性强的传感器使用易于获得的生物分子成分。
Recently, allosteric transcription factors (TF) have been identified as a novel class of biorecognition elements for in vitro sensing, whereby an indicator of the differential binding affinity between a TF and its cognate DNA exhibits dose-dependent responsivity to an analyte. Here, we describe a modular bead-based biosensor design that can be applied to such TF-DNA-analyte systems. DNA-functionalized beads enable efficient mixing and spatial separation, while TF-labeled semiconductor quantum dots serve as bright fluorescent indicators of the TF-DNA bound (on bead) and unbound states. The prototype sensor for derivatives of the antibiotic tetracycline exhibits nanomolar sensitivity with visual detection of bead fluorescence. Facile changes in the sensor construction enable sensor response tuning without necessitating changes to the biomolecular affinities. Assay components self-assemble, and readout by eye or digital camera is possible within 5 minutes of analyte addition, making use of the sensor facile, rapid, and instrument-free. Allosteric transcription factor TetR acts as sensor and actuator in this quantum dot-enabled fluorescent bead assay for the small molecule anhydrotetracycline. This rapid, antibody-free biosensor produces a visible change in fluorescent color that can be detected by eye or using an inexpensive digital camera based on dose-dependent analyte-responsive protein-DNA binding. The adaptable sensor uses easily accessible biomolecular components.
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