Fluorescent DNA-based enzyme sensors 高分子传感材料---之三 Fluorescent DNA-based enzyme sensors 主 讲 人：孙景志 办 公 室：高分子大楼 121 实 验 室：高分子大楼 201-204, 428 电 话：87953734；13958091775 电 邮：sunjz@zju.edu.cn

Fluorescent DNA-based enzyme sensors Advances in DNA-based nanotechnology themed issue Fluorescent DNA-based enzyme sensors Nan Dai and Eric T. Kool Chem. Soc. Rev., 2011, 40, 5756–5770

 发荧光的、基于DNA的、酶传感器 Why to prepare enzyme sensors? 为什么 要做酶传感器？ 1 Why to fabricate sensors based-on DNA? 为什么 要以DNA为基础？ 2 Why to use fluorescent technique? 为什么 要用荧光技术？ 3

 带着问题阅读文献 1 Asymmetric Distyrylpyridinium Dyes as Red-Emitting Fluorescent Probes for Quadruplex DNA X. Xie, B. Choi, Dr. E. Largy, Dr. A. Granzhan, Dr. M.-P. Teulade-Fichou Institut Curie Centre de Recherche (France) B. Choi Exchange student from the Massachusetts Institute of Technology Cambridge MA (USA) Dr. R. Guillot CNRS UMR8182 Institut de Chimie Moleculaire et des Materiaux d’Orsay Chem. Eur. J. 2013, 19, 1214–1226.

Highly Sensitive and Selective Spectroscopic Detection of Mercury(II) in Water by Using Pyridylporphyrin–DNA Conjugates 2

3

 发荧光的、基于DNA的、酶传感器 为什么 要做酶传感器？ A. 酶参与绝大多数生理过程； B. 酶促过程在常温下进行，条件温和、节能； 1 A. 酶参与绝大多数生理过程； B. 酶促过程在常温下进行，条件温和、节能； C. 酶是天然产物，环境友好； D. 酶与DNA关系密切； E. 酶和底物有一一对应的关系，专一性强； F. 酶多种多样，可选择范围广；……

 发荧光的、基于DNA的、酶传感器 为什么 要以DNA为基础？ A. 酶与DNA关系密切； B. 包含大量信息； 2 A. 酶与DNA关系密切； B. 包含大量信息； C. DNA是天然产物，环境友好； D. DNA容易合成，且碱基对排序可以设计； E. DNA结构和功能关系明确； F. DNA水溶性好；……

 发荧光的、基于DNA的、酶传感器 为什么 要用荧光技术？ A. 直观可见； B. 多色彩、少干扰； C. 灵敏度高； 3 A. 直观可见； B. 多色彩、少干扰； C. 灵敏度高； D. 非（低）破坏性介入； E. 容易操作； F. 成本低；……

 发荧光的、基于DNA的、酶传感器 Using DNA structure to monitor enzyme activities — a problem 4 A. 有效传递问题(delivery)； B. 基因载体技术。

 发荧光的、基于DNA的、酶传感器 Fluorescent system design for DNA------针对DNA的荧光系统设计 5 A. 单发光基团； B. 双发光基团； C.多发光基团。 a. Excimer 激基缔合物 b. FRET, Fluorescence Resonance Energy Transfer 荧光共振能量转移 c. Ratiometeric Fluorescence 比色型荧光

 发荧光的、基于DNA的、酶传感器 Target molecule------目标分子 6 A. 标记物的选择方法：酶催化的反应涉及底物（反应物）、产物（可 能多种）、酶自身、辅助因子（辅酶）。 B. 选择 ：（1）浓度或者性质变化大的物种；（2）易标记的物种； （3）必须研究的物种。

DNA backbone as substrate 以DNA骨架为底物  DNA backbone as substrate 以DNA骨架为底物 Fig. 1 Designs of fluorescent probes for enzymes that act on the DNA backbone as substrates. (A) Probes for enzymes with cleavage activities. The probe contains a DNA-based molecular beacon (blue), and a complementary target RNA strand (red) which can be degraded by ribonuclease H. (B–D) Probes for enzymes with elongation activities. (B) TaqMan probe; (C) Molecular beacon; (D) Labeled DNA duplex. (E) Probes for enzymes with ligation activities. The probe yields a fluorescence signal change by opening the stem–loop structure of a molecular beacon after ligation. (F) Probes for enzymes with conformation-changing activities. The representative is a single fluorophore system with an environmentally sensitive fluorophore.

DNA backbone as substrate 以DNA骨架为底物  DNA backbone as substrate 以DNA骨架为底物 DNA/RNA targeting enzymes include several enzyme families, and can be classified into four categories based on their activities: 1. enzymes with cleavage activities, 2. enzymes with elongation activities, 3. enzymes with ligation activities, and 4. enzymes that change nucleic acid conformation. 以DNA/RNA为靶向的酶有若干族类，可以根据其活性分为四类： 有切断活性的； 有延长活性的； 有配位活性的； 改变核酸构象活性的。

 探测具有切断活性的酶 1

 探测具有切断活性的酶 1

 探测具有切断活性的酶 1

 探测具有切断活性的酶 1

Thanks for Your Attention!