肌动蛋白抑制了以DNA为模板的银纳米簇的核酸酶消化作用，并将其应用于荧光生物传感技术

刘佳宇|李晓强|何海波|苗鹏

上海大学理学院化学系，中国上海200444

摘要

肌动蛋白是细胞生命活动中表达的关键蛋白质之一，也与许多人类疾病密切相关。本文开发了一种基于核酸酶切割银纳米簇（AgNCs）抑制作用的新型荧光检测方法用于球形肌动蛋白（G-actin）的测定。原始的DNA模板化的AgNCs在脱氧核糖核酸酶I（DNase I）的切割作用下，会从绿色（Ag_13/14 NCs）荧光转变为红色（重组Ag₁₀ NCs）。在目标G-actin存在的情况下，G-actin与DNase I相互作用形成稳定的复合物，从而抑制切割活性及随后的荧光转变。通过监测荧光发射的变化，最终实现了G-actin的定量检测。所提出的基于AgNCs的传感器具有高效性和高灵敏度。该方法还成功应用于通过测量G-actin水平来区分正常细胞和癌细胞。本研究不仅为基于肌动蛋白的应用提供了独特策略，也为DNA模板化纳米材料的工程化研究提供了启示。

章节摘录

引言

肌动蛋白是最丰富且高度保守的细胞骨架结构蛋白之一，几乎存在于所有真核细胞中[1]，[2]。它在调节细胞形态、运动性、分裂和细胞内运输方面起着关键作用[3]，[4]。肌动蛋白主要有两种形式：球形肌动蛋白（G-actin）和纤维状肌动蛋白（F-actin）[5]，[6]。G-actin是单体的可溶性肌动蛋白形式，通过蛋白质相互作用来调节肌动蛋白的动态

材料与化学品

工作原理

G-actin的检测机制如图1所示。AgNCs的合成模板序列包含一个富含GC碱基的环区，为银原子的成核和生长提供了有利条件。银原子可以在5’端和3’端之间聚集。最初制备的Ag_13/14 NCs会发出稳定的绿色荧光。当目标G-actin不存在时，DNA模板会被DNase I直接切割，导致荧光从绿色变为红色。这一变化归因于

结论

总之，我们开发了一种基于AgNCs的传感器，可实现无标记且高灵敏度的G-actin检测。该方法巧妙地利用了DNase I对DNA模板的切割能力以及G-actin的抑制作用。整个过程不涉及复杂的适配体或抗体识别机制，显著简化了传感器的结构。通过监测荧光响应，检测限可低至0.008 μg/mL。这一结果与G-actin含量的测定结果一致

作者贡献声明

苗鹏：撰写、审稿与编辑、概念设计。何海波：撰写、审稿与编辑、实验研究。刘佳宇：撰写初稿、实验研究、概念设计。李晓强：结果验证、实验研究。

苗鹏于2008年和2011年分别获得南京大学学士和硕士学位，2016年在中国科学院大学获得博士学位。目前他是中国科学院苏州生物医学工程技术研究所的教授，主要从事DNA纳米技术的研究。