WANG Y (2018) Kuinka voi havaita pyrofosfataaseja? Uusi elektrokemiallinen menetelmä luotu 2017.

yksi syy miksi fosfaattien tutkimus on erittäin aktuellia;:  havaitsemistekniikka tästä  fosforin ja  energia-alueella  signalointia suorittavien proteiinien ja  mineraalien   ja fosforiyhdisteiden dynamiikasta  on  suuresti kehittynyt  vuosituhannen vaihteen jälkeen.  Esim  fytiinin  aineenvaihdunt mudoosta  vähän väliä pyrofosfaatteja samoin kuin sokeriaineenvaihdunta.  Entsyymit, jotka sitten  katalysoivat  jonien "salamannopeaita " ajallisia ja  virrallisia  vektoreita,  ovat nyt vuorossa tulla havaituiksi.

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/29136853

• Format: Abstract

Talanta. 2018 Feb 1;178:491-497. doi: 10.1016/j.talanta.2017.09.069. Epub 2017 Sep 28.

Electrochemical strategy for pyrophosphatase detection Based on the peroxidase-like activity of G-quadruplex-Cu²⁺ DNAzyme.

Wang Y¹, Wu Y², Liu W³, Chu L³, Liao Z³, Guo W³, Liu GQ⁴, He X⁵, Wang K⁶.

1

Hunan Provincial Key Laboratory for Forestry Biotechnology, College of Life Science and Technology, Central South University of Forestry and Technology, 410004 Changsha, PR China; State Key Laboratory of Chemo/Biosensing and Chemometrics, College of Biology, College of Chemistry and Chemical Engineering, Hunan University, Changsha 410082, PR China. Electronic address: bionano@163.com.

2

Hunan Provincial Key Laboratory for Forestry Biotechnology, College of Life Science and Technology, Central South University of Forestry and Technology, 410004 Changsha, PR China; State Key Laboratory of Chemo/Biosensing and Chemometrics, College of Biology, College of Chemistry and Chemical Engineering, Hunan University, Changsha 410082, PR China.

3

Hunan Provincial Key Laboratory for Forestry Biotechnology, College of Life Science and Technology, Central South University of Forestry and Technology, 410004 Changsha, PR China.

4

Hunan Provincial Key Laboratory for Forestry Biotechnology, College of Life Science and Technology, Central South University of Forestry and Technology, 410004 Changsha, PR China. Electronic address: gaoliuedu@163.com.

5

State Key Laboratory of Chemo/Biosensing and Chemometrics, College of Biology, College of Chemistry and Chemical Engineering, Hunan University, Changsha 410082, PR China.

6

State Key Laboratory of Chemo/Biosensing and Chemometrics, College of Biology, College of Chemistry and Chemical Engineering, Hunan University, Changsha 410082, PR China. Electronic address: kmwang@hnu.edu.cn.

 TIIVISTELMÄ, Abstract

 Uusi yksinkertainen ja hyvin herkkä elektrokemiallinen metodi pyrofosfataasiaktiivisuuden havaitsemiseen  on kehitetty  ja se perustuu G-quadruplex-Cu2+ DNAzyymin peroksidaasinkaltaiseen aktiivisuuteen.
Kun  pyrofosfataasientsyymiä ei ole läsnä, Cu2+ voisi koordinoitua pyrofosfaatin (PPi) kanssa  muodostaen  Cu2+-PPi yhdistyksen. Mutta jos on läsnä  pyrofosfataasia (PPaasi),  entsyymi  voisi hävittää  koordinoituneen yhdisteen, koska  PPaasi katalysoi pyrofosfaatin (PPi) hydrolyysin epäorgaaniseksi fosfaatiksi Pi ja tuottaa vapaata  Cu2+ jonia, joka sitten pystyy kytkeytymään G-pitoiseen DNA:han muodostaen G-quadruplex-Cu2+DNAzyymin.   G-quadruplex-Cu2+DNAzyymin muodostuminen  immobilisoitui SPGE-pinnalla (kultaelektrodilla).  Kun käytettiin   redox-väliaineena TMB ja vetyperoksidia (H2O2 entsyymisubstraattina ,DNAzyymi katalysoi vetyperoksidin reduktion kehkeyttäen mitattavan,  kvantitatiivisen kronoamperometrisen signaalin.  Mainitun G-quadruplex-Cu2+-DNAzyymin  katalyyttinen aktiviteetti TMB-H2O2- reaktiossa oli suhteessa  pyrofosfataasin aktiivisuuteen - ja täten oli saatu  ensimmäistä kertaa  kehitettyä  yksinkertainen  ja herkkä  pyrofosfataasiaktiivisuudesta riippuva  elektrokemiallinen metodi. Järjestelmän kronoamperometrinen intensiteetti omaa eräänlaisen lineaarin suhteen  pyrofosfataasin aktiivisuuksiin rajoissa 1.0- 50.0 mU/mL.  ja havaitsemisen raja  voisi olla niinkin alhaalla kuin 0.6 mU/mL (S/N=3). Tämä esitetty metodi oli selektiivinen,  taloudellinen ja soveltuvainen,  omaa laatuaan,  ilman  monimutkaisia operaatioita   ja sitä on edelleen sovellettu  pyrofosfataasien inhibiitorien seulontaan hyvin tehokkaasti. 

A new simple and highly sensitive electrochemical method for pyrophosphatase (PPase) activity detection was developed based on the peroxidase-like activity of G-quadruplex-Cu²⁺ DNAzyme. In the absence of PPase, Cu²⁺ could coordinate with pyrophosphate (PPi) to form Cu²⁺-PPi compound. While in the presence of PPase, it could destroy the coordinate compound because PPase catalyzed the hydrolysis of PPi into inorganic phosphate and produced free Cu²⁺, which then could be coupled with G-rich DNA to form G-quadruplex-Cu²⁺ DNAzyme. The formation of a mimic enzyme (G-quadruplex-Cu²⁺ DNAzyme) was immobilized on the surface of screen-printed gold electrode (SPGE). Using 3, 3', 5, 5'-tetramethylbenzidine (TMB) as a redox mediator and H₂O₂ as an enzyme substrate, the DNAzyme catalyzed the reduction of H₂O₂ to generate quantitative chronoamperometric signal. The catalytic activity of G-quadruplex-Cu²⁺ DNAzyme for TMB-H₂O₂ reaction was proportional to the activity of PPase, based on which, a simple and sensitive turn-on electrochemical method for PPase activity was thus developed for the first time. The chronoamperometric intensity of the system had a linear relationship with the PPase activities in the range of 1.0-50.0mU/mL and the detection limit could be down to 0.6mU/mL (S/N = 3). This proposed method was selective, cost-effective and convenient without any labels or complicated operations, which was furthermore applied to screen the inhibitor for PPase with high efficiency.

Copyright © 2017. Published by Elsevier B.V.

KEYWORDS:

Chronoamperometric detection; DNAzyme; G-Quadruplex; Peroxidase-like activity; Pyrophosphatase

PMID:

29136853

DOI:

10.1016/j.talanta.2017.09.069

[Indexed for MEDLINE]

•