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折叠地寡核苷酸组成的适配体常常设计成生物传感器,用来识别和结合我们感兴趣的配体。但是,找到对小分子有高亲和力和选择性的适配体,比如单糖、氨基酸,是非常困难的。因为这样的小分子往往缺乏适配体可以结合的功能基团。来自哥伦比亚大学的研究员发现了解决该问题的方法。他们研究的适配体可以制成敏感的生物传感器,比如可以用来检测低血糖人群体内的低浓度葡萄糖。
研究人员一般通过筛选适配体库,来寻找可以结合某单一小分子的目标适配体。相反,Milan N. Stojanovic, Tilla S. Worgall以及合作者选择的适配体可以识别结合有目标小分子的合成受体复合物。通过此方法,他们开发了一套可以区分葡萄糖、果糖、半乳糖的适配体,以及另一套可以区分苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸的适配体。
为了找到单糖特异性的适配体,他们设计了可以结合到糖-硼酸受体复合物的核苷酸序列。对于小分子氨基酸,他们使用包含有机铑的复合物作为受体。Stojanovic说:“通过这一方法,几乎所有有机物受体的选择性和亲和力的得到提升。”
该传感器具有重要的临床意义。比如葡萄糖传感器适合测定低血糖人群(血糖水平很低)体内的葡萄糖水平。研究人员通过苯丙氨酸适配体测定了人血清的该氨基酸含量,基于该适配体制作的传感器,给苯丙酮尿症患者提供一个检测体内苯丙氨酸水平的方法。
研究人员正在使用这一方法来开发适用于其他难以区分靶分子的适配体,比如脂类。他们也在开发可以检测支链氨基酸的适配体,如缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸。
来自安大略省汉密尔顿麦克马斯特大学的适配体专家Yingfu Li说:“该方法相当巧妙,非常新颖,通过该方法可以开发出针对缺乏功能基的小分子靶标适配体,这将显著提升我们小分子靶标适配体的研发能力。”