构建具有甲基胞嘧啶位点感知能力的单量子点纳米传感器，用于甲基转移酶的灵敏定量检测

摘要： CpG岛甲基化在多种生物过程中发挥重要作用，包括印记基因调控、X染色体失活以及人类癌症中抑癌基因的沉默。由于DNA甲基化依赖于DNA甲基转移酶（MTase）活性，DNA MTase已成为抗癌治疗的潜在靶点。本研究首次构建了一种能感应甲基胞嘧啶位点的单量子点（QD）纳米传感器，可灵敏定量检测M.SssI CpG甲基转移酶（M.SssI MTase）。我们设计了生物素/磷酸修饰的双链DNA（dsDNA）底物，其5'-G-C-G-mC-3'/3'-mC-G-mC-G-5'位点可感应M.SssI MTase。在M.SssI MTase作用下，dsDNA底物的甲基化响应序列被甲基化并被GlaI内切酶切割，产生两个带游离3'-OH末端的dsDNA片段。在末端脱氧核苷酸转移酶（TdT）作用下，多个Cy5-dATP可依次连接到dsDNA片段的游离3'-OH末端，获得生物素/多重Cy5标记的dsDNA。这些生物素/多重Cy5标记的dsDNA可在链霉亲和素包被的QD表面组装，形成QD-dsDNA-Cy5纳米结构，实现量子点到Cy5的荧光共振能量转移（FRET）。通过单分子检测即可简单量化Cy5的发射信号。通过整合甲基胞嘧啶位点感应与酶促聚合反应，该纳米传感器的灵敏度显著提升。它能检测低至2.1×10?? U/μL的M.SssI MTase，并对其他胞嘧啶MTase具有良好的选择性，还可用于MTase抑制剂筛选及复杂生物样本分析，在临床诊断和药物发现领域具有重要应用潜力。