末端脱氧核苷酸转移酶（terminal deoxy- nucleotidyl transferase, TdT）是分子生物学研究中的重要工具酶。它可以用于核酸的放射性同位素或荧光标记，近年来在生物传感器中也得到了广泛应用。在部分恶性肿瘤如初发期的小细胞肿瘤和急性白血病患者体内，TdT酶的活性水平急剧上升，TdT酶活性可以用作这类疾病诊断的重要依据。因此，发展简单、高效、免标记，操作简单的生物传感策略并用于TdT的灵敏检测具有重要意义。
基于此，邓克勤副教授课题组提出了一种基于荧光的多位点链置换反应扩增策略（MSSDR）用来快速定量TDT活性的新方案。他们设计了oligo dTn(这里n代表碱基T的个数)作为引物，采用dATP作为唯一的脱氧核苷酸源。在TdT与dATP存在下，引物Tn被延伸，形成长PolyA尾的单链DNA TnAx（n 表示碱基T的数目，x代表碱基A的数目）。然后，剩余的引物Tn将端对端地与Ax结构域杂交；在Klenow酶和dTTP存在下，以TnAx作为模板和Tn作为引物启动多位点链置换扩增（MSSDR），生成不同长度的大量单链DNA AnTy（y表示碱基T的数目，其中y = n，2n，3n）...，y ≤ x）。因为AnTy的3'部分An与其自身的Ty结构域序列互补，所以An结构域将折回并与相邻Ty结构域杂交，然后Klenow酶片段通过使用An序列作为引物和Ty结构域为模板来补齐单链部分。最后，加入与双链DNA特异结合的SYBR Green I（SG）染料通过荧光分析定量TdT。与以往发表的工作不同的是，他们没有使用TdT合成序列来形成纳米粒子或利用它们的类酶属性来获得检测信号，而是巧妙的利用了引物与TDT延伸产物、TDT延伸产物与自身的序列互补，仅采用一条oligo dT引物，通过直接扩增TdT合成序列得到明显的检测信号。
相比于传统的TdT活性测定方法，邓克勤副教授课题组开发的基于MSSDR的检测方法简单、快速、高通量，还可以有效地避免使用危险的放射性同位素或昂贵的荧光标记，且不需要专业的操作能力，适用于高通量自动分析和临床诊断。因此，他们设计的传感策略还可以作为一种通用的工具应用到生物传感系统中，这将有助于提升与TdT相关的生物传感系统的检测性能。
这一研究成果发表在分析学科Top期刊Analytical Chemistry上，文章第一作者为硕士研究生刘新艳，通讯作者为湖南科技大学邓克勤副教授与美国德州大学唐亮副教授，第一单位为湖南科技大学。该研究工作得到国家自然科学基金的支持。
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Single Primer Based Multisite Strand Displacement Reaction Amplification Strategy for Rapid Detection of Terminal Deoxynucleotidyl Transferase Activity,Analytical Chemistry,2019,91,7482-7486, DOI: 10.1021/acs.analchem.9b01816.
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.analchem.9b01816
