免標(biāo)記比色檢測水中Hg2+的簡便方法引起世界關(guān)注

Hg²⁺調(diào)節(jié)的四極子DNAzyme用于比色檢測Hg²⁺的示意圖

中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所電分析化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室汪爾康院士課題組創(chuàng)新出Hg²⁺調(diào)節(jié)的四極子DNAzyme用于比色檢測Hg²⁺的方法，相關(guān)工作發(fā)表在國際著名雜志美國《分析化學(xué)》（Anal. Chem. 2009, 81, 2144–2149）上。該工作發(fā)表以后，引起了世界范圍內(nèi)的廣泛關(guān)注，據(jù)中國科學(xué)技術(shù)信息研究所最新統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，該文章被評(píng)為2009年中國百篇最具影響國際學(xué)術(shù)論文。

Hg²⁺是水環(huán)境中的一種重金屬污染物，毒性高，損害人類健康，因此，大力監(jiān)測水環(huán)境中汞污染的呼聲越來越高。為此，人們發(fā)展了許多高靈敏、高選擇性的Hg²⁺傳感器，其中研究比較熱門的是以含T堿基的寡聚核酸作為傳感元件來傳感分析水中的Hg²⁺。有研究顯示，Hg²⁺可以結(jié)合DNA雙鏈中的兩個(gè)T堿基而形成穩(wěn)定的T―Hg²⁺―T堿基對(duì)，能夠誘導(dǎo)DNA發(fā)生變構(gòu)現(xiàn)象，這是利用含T的DNA分析檢測Hg²⁺的基本工作原理。在大多情況下，一般需要用特定的指示劑如熒光團(tuán)來標(biāo)記、修飾DNA傳感元件，這固然會(huì)帶來很多好處，但實(shí)驗(yàn)成本較高。相比之下，免標(biāo)記的檢測方法則不需要標(biāo)記/修飾步驟，因而較為簡便、經(jīng)濟(jì)。

汪爾康院士課題組通過利用Hg²⁺與AGRO100的T堿基之間的特異作用，來調(diào)節(jié)其DNAzyme活性，從而發(fā)展一種比色檢測水中Hg²⁺的免標(biāo)記的簡便方法。由于Hg²⁺與四極子DNAzyme中的T堿基結(jié)合形成T－Hg²⁺－T堿基對(duì)，使其無法正常折疊，從而抑制了其DNAzyme活性，這可以利用ABTS－H₂O₂反應(yīng)體系進(jìn)行監(jiān)測。通過這種無標(biāo)記比色方法，可檢測到50 nM (即10 ppb)的Hg²⁺，在屏蔽劑PDCA的輔助下，該分析方法對(duì)Hg²⁺具有較好的選擇性。

此外，這項(xiàng)研究工作的另一層意義就是證明了即使少量的Hg²⁺也具備破壞四極子結(jié)構(gòu)的能力，而四極子結(jié)構(gòu)可發(fā)現(xiàn)在人類線粒體末端(端粒DNA)，這為Hg²⁺對(duì)人類毒害提供了新的認(rèn)識(shí)。該論文發(fā)表后，受到廣大同行的關(guān)注，成為利用核酸尤其是利用四極子DNAzyme進(jìn)行Hg²⁺檢測的必引文獻(xiàn)之一。