Аннотация:Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) – биополимер, несущий генетическую информацию и служащий надёжным маркером бактериального или вирусного заражения. Селективное и чувствительное обнаружение ДНК в анализируемых образцах обеспечивают биохимические способы амплификации, такие как полимеразная цепная реакция (ПЦР) и изотермические методы. Продукты амплификации – ДНК-ампликоны требуют определения своей концентрации одним из физико-химических методов. Целью настоящей работы стало объединение биохимических подходов к амплификации ДНК с методами электрохимического анализа образующихся продуктов путем введения в ферментативную реакцию электроактивных «меченых» нуклеотидов. Образование двойной спирали затрудняет окисление двунитевой ДНК (днДНК) через остатки гуанина или аденина, которые становятся недоступными для реакций на поверхности электрода [1]. Для решения данной проблемы была изучена палитра электроактивных «меток», включающая ароматические группы тирозина, триптофана [2], 4-нитротолуола, родамина или флуоресцеина, соединенные через различные линкеры с 2'-дезоксиуридин-5'-трифосфатом (дУТФ). Методом вольтамперометрии на печатных графитовых электродах были получены пики окисления и/или восстановления всех модифицированных дУТФ при потенциалах, соответствующих свободным электроактивным «меткам». Параллельно синтезированные нуклеотиды были проверены в качестве субстратов ферментов, используемых в ПЦР и рекомбиназной полимеразной амплификации [2]. Наработанные «меченые» днДНК-ампликоны были определены в микромолярных концентрациях путем окисления или восстановления электроактивных «меток», в то время как в тех же условиях сигналы немодифицированных днДНК не наблюдались. Полученные результаты открывают новые горизонты для создания портативных электрохимических анализаторов, позволяющих проводить измерения интересующих биомолекул in situ и помогающих решить различные биохимические, медицинские и экологические задачи. Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 19-14-00247, https://rscf.ru/project/19-14-00247/.[1] E.V. Suprun, G.R. Kutdusova, S.A. Khmeleva, S.P. Radko, Towards deeper understanding of DNA electrochemical oxidation on carbon electrodes, Electrochem. Commun. 124 (2021) 106947. [2] E.V. Suprun, S.A. Khmeleva, G.R. Kutdusova, K.G. Ptitsyn, V.E. Kuznetsova, S.A. Lapa, A.V. Chudinov, S.P. Radko, Deoxyuridine triphosphates modified with tyrosine aromatic groups for direct electrochemical detection of double-stranded DNA products of isothermal recombinase polymerase amplification, Electrochem. Commun. 131 (2021) 107120.
