ФОРМУВАННЯ ТА ДОСЛІДЖЕННЯ БІОСЕЛЕКТИВНОГО ЕЛЕМЕНТУ СЕНСОРА ПОВЕРХНЕВОГО ПЛАЗМОННОГО РЕЗОНАНСУ ДЛЯ РОЗПІЗНАВАННЯ СПЕЦИФІЧНИХ ОЛІГОНУКЛЕОТИДНИХ ПОСЛІДОВНОСТЕЙ

A. E. Rachkov, Yu. V. Holodova, M. V. Dybkov, G. D. Telegeev, A. P. Soldatkin

Анотація


Біоселективний елемент сенсора поверхневого плазмонного резонансу (ППР) для розпізнавання олігонуклеотидних послідовностей, пов’язаних з гібридним геном bcrabl, створено шляхом іммобілізації на сенсорній поверхні тіольованих одноланцюгових олігонуклеотидів та 6-меркапто-1-гексанолу. Олігонуклеотид з 24 основ, який репрезентує ділянку стикування гібридного гена і складається з однакових за довжиною фрагментів обох вихідних генів, був використаний як проба для іммобілізації на сенсорній поверхні. Відбір послідовності цього олігонуклеотиду базувався на GC складі та здатності до внутрішньо- та міжмолекулярних взаємодій, теоретично передбаченої за допомогою веб-сервера DINAMelt. Формування біоселективного елементу і наступні етапи гібридизації з комплементарними олігонуклеотидами контролювали в режимі реального часу, користуючись експериментальним макетом спектрометра “Плазмон ППР-4м”, розробленого в Інституті фізики напівпровідників НАН України. Було показано, що тіольовані одноланцюгові олігонуклеотиди modPh успішно іммобілізуються на золотій поверхні вимірювальної комірки спектрометра ППР у0,5 MKH2 PO4 (рН 3,8). Між іммобілізованими mod-Ph та комплементарними олігонуклеотидами P1 відбувалася специфічна гібридизація, в той час як введення некомплементарних олігонуклеотидів сенсорного відгуку не викликали. Експериментальні сенсорні відгуки, отримані при взаємодіях досліджуваних олігонуклеотидів на сенсорній поверхні досить добре узгоджуються з теоретичними розрахунками термодинамічних параметрів цих взаємодій.


Ключові слова


поверхневий плазмонний резонанс; гібридизаційний ДНК-сенсор; біоселективний елемент; ген bcr-abl

Повний текст:

PDF

Посилання


Nowell P.C. and Hungerford D.A., Chromosome studies on normal and leukemic human leukocytes //

J. Natl. Cancer Inst. — 1960. — V.25, №1. — P. 85- 109.

Rowley J.D., A new consistent chromosomal abnormality in chronic myelogenous leukaemia identified

by quinacrine fluorescence and Giemsa staining // Nature. — 1973. — V.243, №5405. — P. 290-293.

Телегеев Г.Д., Дубровская А.Н., Дыбков М. В., Роль белка BCR/ABL в лейкогенезе // Экспериментальная онкология. — 1999. — Т.21, №3-4. — С. 182-194.

Liedberg B., Nylander C., Lundstrцm I., Biosensing with surface plasmon resonance – how it all started // Biosens. Bioelectron. — 1995. — V.10, №1. — P. i-ix.

Myszka D.G., Kinetic analysis of macromolecular interactions using surface plasmon resonance biosensors // Curr. Opin. Biotechnol. — 1997. — V.8, №1. — P. 50-57.

Homola J., Present and future of surface Plasmon resonance biosensors // Anal. Bioanal. Chem. — 2003. — V.377, №3. — P. 528-539.

Kai E., Ikebukuro K., Hoshina S. et al., Detection of PCR products of Escherichia coli O157:H7 in human stool samples using surface plasmon resonance (SPR) // FEMS Immunol. Med. Microbiol. — 2000. — V.29, №4. — P. 283-288.

Mannelli I., Lecerf L., Guerrouache M. et al., DNA immobilization procedures for surface plasmon resonance imaging (SPRI) based microarray systems // Biosens. Bioelectron. — 2007. — V.22, №6. — P. 803-809.

Nuzzo R.G. and Allara D.L., Adsorption of bifunctional organic disulfides on gold surfaces // J. Am. Chem. Soc. — 1983. — V.105, №13. — P. 4481-4483.

Lucarelli F., Marrazza G., Turner A.P.F., et al., Carbon and gold electrode as electrochemical transducers for DNA hybridisation sensors // Biosens. Bioelectron. — 2004. — V.19, №6. — P. 515-530.

Herne T.M. and Tarlov M.J., Characterization of DNA Probes Immobilized on Gold Surfaces // J. Am. Chem. Soc. — 1997. — V.119, № 38. — P. 8916- 8920.

Steel A.B., Herne T.M., Tarlov M.J., Electrochemical Quantitation of DNA Immobilized on Gold // Anal.

Chem. — 1998. — V.70, №22. — P. 4670-4677.

http://www.molbiol.ru/protocol/11_04.html

Groffen J., Stephenson J.R., Heisterkamp N. et al., Philadelphia chromosomal breakpoints are clustered within a limited region, bcr, on chromosome 22 // Cell. — 1984. — V.36, №1. — P. 93-99.

Sommer, R. and Tautz, D., Minimal homology requirements for PCR primers // Nucleic Acids Res. —1989. — V.17, №16. — P. 6749.

http://www.bioinfo.rpi.edu/applications/hybrid/

Markham N. R. and Zuker M., DINAMelt web server for nucleic acid melting prediction // Nucleic Acids Res. — 2005. — V.33, Web Server issue. — P. W577- W581.

Markham N. R. and Zuker M., UNAFold: software for nucleic acid folding and hybriziation // Bioinformatics, Volume II. Structure, Functions and Applications, number 453 in Methods in Molecular

Biology.- Humana Press, Totowa, NJ.: ed. by J. M Keith, — 2008. — P. 3-31.

Peterson A.W., Heaton R.J., Georgiadis R.M., The effect of surface probe density on DNA hybridization // Nucleic Acids Res. — 2001. — V.29, №24. — P. 5163-5168.

Su X., Wu Y.-J., Knoll W., Comparison of surface plasmon resonance spectroscopy and quartz crystal

microbalance techniques for studying DNA assembly and hybridization // Biosens. Bioelectron. — 2005. — V.21, №5. — P. 719-726.

Ge B., Huang Y.-C., Sen D. et al., Electrochemical investigation of DNA-modified surfaces: From

quantitation methods to experimental conditions // J. Electroanal. Chem. — 2007. — V.602, №2. — P. 156-162.

Petrovykh D.Y., Kimura-Suda H., Whitman L.J. et al., Quantitative Analysis and Characterization of DNA Immobilized on Gold // J. Am. Chem. Soc. — 2003. — V.125, №17. — P. 5219-5226.

Fan C., Plaxco K.W., Heeger A.J., Electrochemical interrogation of conformational changes as a reagentless method for the sequence-specific detection of DNA // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. — 2003. — V.100, №16. — P. 9134-9137.

Masuda T., Yamaguchi A., Hayashida M. et al., Visualization of DNA hybridization on gold thin film by utilizing the resistance effect of DNA monolayer // Sensors Actuat. B. — 2005. — V.105, №2. — P. 556 561.

Wang R., Tombelli S., Minunni M. et al., Immobilisation of DNA probes for the development of

SPRbased sensing // Biosens. Bioelectron. — 2004. — V.20, №5. — P. 967-974.

Keighley S. D., Li P., Estrela P., Migliorato P., Optimization of DNA immobilization on gold electrodes for label-free detection by electrochemical impedance spectroscopy // Biosens. Bioelectron. — 2008. — V.23, №8. — P. 1291-1297.

Heaton R.J., Peterson A.W., Georgiadis R.M., Electrostatic surface plasmon resonance: Direct electric

field-induced hybridization and denaturation in monolayer nucleic acid films and label-free discrimination of base mismatches // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. — 2001. — V.98, №7. — P. 3701-3704.

Arinaga K, Rant U., Kneeviж J. et al., Controlling the surface density of DNA on gold by electrically induced desorption // Biosens. Bioelectron. — 2007. — V.23, №3. — P. 326-331.

Sambrook J., Fritsch E.F., Maniatis T., Molecular cloning. A laboratory manual. — Cold Spring Harbor Laboratory Press: 2nd Ed., 1989.




DOI: https://doi.org/10.18524/1815-7459.2009.4.116106

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.


Copyright (c) 2009 Сенсорна електроніка і мікросистемні технології

ISSN 1815-7459 (Print), 2415-3508 (Online)