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研究人员使用光稳定剂来调节生化分析中的荧光闪烁

荧光光谱在生物医学诊断中是必不可少的。人们可以将打开荧光想象成在黑暗的房间里打开手电筒。诊断分析可以设计为例如用荧光探针标记特定的 DNA 分子。如果存在特定的 DNA 分子,您会看到荧光或荧光的变化。

有时,荧光分子会在短时间内停止发光。这称为荧光闪烁,这使得检测疾病诊断所需的超低浓度生物分子变得困难。一种同时减少用于诊断的眨眼并从眨眼中提取有用的生化信息用于基础研究的方法将是两全其美的方法。

在最近发表在Angewandte Chemie 上的一项研究中,大阪大学的研究人员使用一种众所周知的分子缩写为 COT——一种光稳定剂——来调节生化分析中的荧光闪烁。研究人员使用 COT 来探测 DNA 分子的结构并检测超低浓度的癌症 RNA 生物标志物。

“COT 通过与荧光团的物理接触来抑制荧光闪烁,从而增加荧光,”第一作者徐杰解释说。“相比之下,通过一种广泛使用的技术来调节发射,称为荧光共振能量转移,FRET,只能在更长的距离上工作——在 1 到 10 纳米的范围内——并且只能在纳秒的时间尺度上工作。”

研究人员首先在包含内部间隔区的双链 DNA 上测试了他们的设置。当 COT 在间隔物的一端而荧光团在另一端时,比不存在 COT 时有更多的荧光。然而,荧光闪烁并未完全消除。研究人员通过测试间隔物的化学结构如何调节眨眼来利用这一事实。

“增加间隔长度和增加 pi 堆积相互作用 - 芳环之间的非共价相互作用 - 在间隔中增加了荧光团在'关闭'状态下的时间,”资深作者 Kiyohiko Kawai 说。“FRET 无法提供有关这些亚纳米距离内生物分子动力学的信息。”

研究人员接下来检测了超小浓度的 RNA 分子,该分子是许多癌症的生物标志物。他们首先将含有 COT 的荧光探针固定在载玻片上。探针的设计使得与 RNA 生物标志物的结合会增加来自探针的荧光。

“与目标 RNA 的结合将探针在关闭状态下的时间减少了一半,”Xu 说。“这为检测癌症生物标志物提供了一种明确的方法。”

检测超低浓度的与疾病相关的生物分子,如使用这种技术,可以成为早期诊断疾病并促进治疗的一种方法。此外,由于研究人员可以在亚纳米尺度和广泛的时间尺度上探测分子运动,因此许多基础生化研究是可行的。

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