ФОРМУВАННЯ ТА ДОСЛІДЖЕННЯ БІОСЕЛЕКТИВНОГО ЕЛЕМЕНТУ СЕНСОРА ПОВЕРХНЕВОГО ПЛАЗМОННОГО РЕЗОНАНСУ ДЛЯ РОЗПІЗНАВАННЯ СПЕЦИФІЧНИХ ОЛІГОНУКЛЕОТИДНИХ ПОСЛІДОВНОСТЕЙ
DOI:
https://doi.org/10.18524/1815-7459.2009.4.116106Ключові слова:
поверхневий плазмонний резонанс, гібридизаційний ДНК-сенсор, біоселективний елемент, ген bcr-ablАнотація
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.
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.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2009 Сенсорна електроніка і мікросистемні технології
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Авторське право переходить Видавцю.
