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会员科研成果

中南林业科技大学刘高强、王永红课题组在赭曲霉素A的生化检测领域取得进展

Date:2020-07-14

       中南林业科技大学林业生物技术省重点实验室在重要真菌毒素赭曲霉素A的生化检测研究领域取得进展,研究成果连续发表在生物传感领域重要期刊《Biosensors and Bioelectronics》(Top期刊、SCI一区期刊,IF: 10.257)和《Sensors and Actuators B: Chemical》(Top期刊、SCI一区期刊,IF: 7.1)。论文第一作者均为实验室副主任王永红副教授,通讯作者均为实验室主任刘高强教授,中南林业科技大学为第一署名单位和通讯作者单位。

      真菌毒素是由丝状真菌等微生物产生的次级代谢产物,也包含真菌毒素相关的衍生物。真菌毒素具有很强的稳定性和毒性,一旦产生很难消除,不仅能引起谷物等粮食的腐败变质、营养流失和品质降低,还能导致急性中毒、致癌、致突变、致畸等严重后果。赭曲霉素A(OTA)是曲霉属和青霉属一些产毒菌株的次级代谢产物,是一种重要真菌毒素,污染范围广,具有强烈肾毒性、神经毒性、免疫毒性,并具有致癌、致畸、致突变性。因此,为了保障人类和动物的健康以及生态环境的安全,对真菌毒素如赭曲霉素A进行检测分析和定量监测具有重大意义。

       中南林业科技大学林业生物技术省重点实验室刘高强、王永红课题组围绕赭曲霉素A检测,利用生物传感技术首次提出了一种基于RecJf外切酶循环和β-环糊精主客体识别作用检测赭曲霉素A(OTA)的方法(Biosensors and Bioelectronics, 2019, 124:82-88)。通过外切酶循环作用和β-环糊精富集作用实现了目标的信号放大检测。在最佳条件下,信号与目标浓度对数在10 pg/mL至10.0 ng/mL范围内保持线性关系,检测限低至3 pg/mL。这种检测方法操作简单、成本低,且在检测限、检测范围和灵敏度方面令人满意,可以通过更换相应的适体,实现多种目标检测。

 

The structure of ochratoxin A (left) and feasibility of the sensing strategy (right)

Sensing principle of aptamer electrochemical platform   Specificity of the proposed sensor
图1 赭曲霉素A的电化学检测

       此外,还利用三股螺旋适体探针(TAP)发展了一种新的化学发光生物传感器用于测定赭曲霉素A(Sensors and Actuators B: Chemical. 2019, 298:126867)。设计的TAP结构主要包含三个部分:环部一段可以捕获目标分子的核酸适体DNA,用作信号探针的DNA处于中间部分,茎部有一段可以与信号探针部分互补的DNA序列。利用信号探针能和Hemin结合形成G-四链体并能够催化鲁米诺-H2O2化学发光反应体系,实现了对赭曲霉素A的定量分析。在最优条件下,化学发光信号与目标浓度在0.1 ng/mL ~ 2.0 ng/mL内保持线性相关,检出限低至0.07 ng / mL。这是一种无需进行信号标记便可实现OTA测量的化学发光方法,具有设计新颖、简单、经济、高灵敏、高特异性等优点。

 

 
Schematic representation of the chemiluminescence assay (left), chemiluminescence spectra of the sensor (right)
图2 赭曲霉素A的化学发光法检测

 

 

论文信息及相关链接
1.    Wang YH, Ning G, Wu YH, Wu S, Zeng B, Liu G-Q*, He XX, Wang KM. Facile combination of beta-cyclodextrin host-guest recognition with exonuclease- assistant signal amplification for sensitive electrochemical assay of ochratoxin A. Biosens. Bioelectron. 2019, 124:82-88.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0956566318308066
2.    Wang YH, Fang ZY, Ning G, Wu YH, Wu S, Liu G-Q*. G-quadruplex-bridged triple-helix aptamer probe strategy: a label-free chemiluminescence biosensor for ochratoxin A. Sensor. Actuat. B-Chem. 2019, 298:126867.
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0925400519310664