2. 农业部农业转基因生物安全评价(食用)重点实验室 中国农业大学食品科学与营养工程学院, 北京 100083
2. Key Laboratory of Safety Assessment of Genetically Modified Organism(Food Safety), Ministry of Agriculture of the P.R.China, College of Food Science and Nutritional Engineering, China Agricultural University, Beijing 100083
基因工程重要的特点之一是在体外实行DNA分子的切割和重新连接, 因此工具酶是DNA体外操作必不可少的工具。工具酶种类繁多、功能各异, 主要包括限制酶、聚合酶、连接酶、修饰酶和核酸酶5大类。获得某种特殊的目的基因, 大多需要工具酶——限制性内切酶, 将目的基因和载体DNA连接到一起, 也需要工具酶——DNA连接酶。这些酶具有特异性的序列识别能力以及高效的生物催化活性, 在一定的条件下可以对核酸分子进行切割、连接、扩增以及修饰等, 同时工具酶的反应条件温和且具有出色的生物相容性。基于这些优势, 工具酶被广泛地应用于核酸、蛋白质和小分子等生物活性分子的分析检测。常用的工具酶包括:限制性核酸内切酶、甲基化酶、DNA连接酶、DNA聚合酶、末端脱氧核苷酸转移酶、磷酸酶和磷酸激酶、单链核酸内切酶、核酶等。在基因工程的研究中, 多倾向于将两种或多种工具酶混合使用, 充分发挥各工具酶的功能, 以达到最优的应用效果, 如本文所述, 可以利用甲基化酶和TdT酶共同作用构建电化学传感器、利用核酸外切酶和TdT酶构建荧光生物传感器等。
末端脱氧核苷酸转移酶(Terminal deoxynucleo-tidyl transferase, TdT)是一种催化脱氧核苷酸结合到DNA或RNA分子的3'羟基端的无需模板的DNA聚合酶[1]。1958年, Bollum等[2]从小牛胸腺中纯化并称为小牛胸腺DNA聚合酶, 后来因其催化聚合时不需要模板的特点改名为末端脱氧核苷酸转移酶。此酶大量存在于胸腺中[3], 少量存在于骨髓细胞内[4], 在烟草培养细胞中也含有此酶[5]。自1973年McCaffrey等[6]在急性淋巴母细胞白血病人的白细胞中发现此酶后, 科学家们对此酶进行了大量的研究, 发现其对生物功能有很大的影响, TdT酶在体内表达被认为仅发生于原发性淋巴组织(胸腺和骨髓)中[7-9], 现已被广泛应用于肿瘤的检测和治疗[6, 10]、免疫组织化学分析[11]、作为某些白血病的诊断指标[12-13]和某些人类癌细胞的生物标志等方面[13-14]。自1958年来, 科学家对末端脱氧核苷酸转移酶的研究从未间断, 但是对于核心特征即可以不依赖于模板聚合的发生原因却仍未探究清楚。即使如此, 其独特无模板便可扩增的特性却使得其在核酸标记中具有很广阔的前景, 被广泛应用于核酸生物传感、核酸纳米技术和基因芯片技术等领域中。
1 TdT酶的简介 1.1 TdT酶的结构DNA聚合酶的X家族是核酸转移酶家族的亚类, TdT酶属于DNA聚合酶的X家族, 是基因结构具有高度保守性的多结构域蛋白[15-16]。1971年, Change等[17]提出了用于纯化末端脱氧核苷酸转移酶的简化程序, 通过平衡离心和凝胶电泳显示该酶是均相的, 其可被十二烷基硫酸钠解离成α和β两个亚基。后来Sabbioni[18]用放射性活性分析法证明它是含锌的金属酶, 实验时常用Mg2+作为激活嘌呤核苷三磷酸聚合的激活剂, Co2+作为嘧啶核苷三磷酸聚合的激活剂, Srivastava[19]实验证明了Mg2+不能代替Zn2+, 而Co2+可以代替Zn2+。
1.2 TdT酶的性质TdT酶的分子量为60 kD的金属酶, 最适pH值为7.2, 二价离子如Mg2+、Mn2+和Co2+等可作为其辅因子, 加速酶催化反应[13, 20]。核酸类似物如5-甲基-dCTP、6-O-甲基-dGTP等可作为反应的底物, 三磷酸双脱氧胸腺嘧啶和三磷酸虫草菌素作为为反应的终止物。EDTA是非常有效的TdT酶抑制剂, 只要微克分子水平的EDTA就可抑TdT酶的活性。金属鳌合剂因除去了二价金属离子而起到抑制作用, 但它并不能改变酶的结构, 也不与dNTP竞争, 而与起始物竞争, 阻碍了起始物和酶的结合, 是一种金属配基抑制剂。
1.3 TdT酶催化的生物反应TdT酶可催化dNTP或标记了小分子的dNTP, 如Cy3-dNTP和biotin-dNTP。聚合于RNA或单双链DNA的3'-OH末端的反应, 该反应无需特定模板, 但引物须至少有3个以上碱基的寡核苷酸。以RNA为模板时, TdT性能严格依赖于受体RNA3'-末端的三级结构和核苷酸种类。一般来说, TdT对RNA模板的作用效率比DNA模板低, 目前的研究也多以DNA为模板进行。TdT酶对于引物分子的具体序列无特殊要求, 凡是带有突出、凹陷或平滑的3'末端的单双链DNA分子均可作为引物, 其中3'突出末端掺入效率最高, 而延伸产物的碱基序列则由反应池中的dNTP的成分所决定[21-22], TdT酶已广泛用于溶液中DNA的延伸或在表面制备DNA纳米结构[23-24]。
2 3'端羟基生成机制介导的TdT酶功能核酸传感器 2.1 TdT酶和界面纳米材料联合介导的生物传感器随着对核酸研究的不断深入, 核酸参与的反应不仅仅局限于液相体系, 很多反应也可在固相表面进行, 有使产物更容易分离等优点, 如在核酸表面修饰巯基, 可通过金硫键将核酸固定在金电极表面以进行一系列的反应, 具有类似性质的界面材料如氧化石墨烯、玻碳电极和介孔二氧化硅等。
Wan等[25]基于靶标诱导的茎环探针(Stem-loop probe, SLP)和表面引发的酶促聚合(Surface initiated enzymatic polymerization, SIEP)的结构转换开发了两种电化学DNA传感器。首先, 通过金硫键将5'末端巯基标记的探针(命名为5-SLP)和3'末端标记的探针(命名为3-SLP)固定在金电极表面。在传感器的初始状态下, 两种探针均采用茎环结构, 从而避开捕获探针未标记的末端。当探针与靶标DNA杂交时, SLP被改变为刚性双链, 因此5-SLP释放了可由TdT酶催化的3'-OH末端, 而3-SLP由于3'-OH末端被巯基标记, 阻止了TdT酶的作用, 使用信号探针与3-SLP的5'末端杂交并提供3'-OH。经过TdT酶的末端延伸反应后, 通过使用天然dNTP和生物素化的2'-脱氧腺苷-5'-三磷酸(Biotinylated 2'-deoxyadenosine 5'-triphosphate, biotin-dATP)的混合物, 将生物素标记到长单链DNA中, 然后使用抗生物素蛋白-辣根过氧化物酶(Avidin-horseradish peroxidases, Av-HRPs)特异性结合生物素标记以产生电化学信号, 实验原理如图 1所示。3-SLP介导的传感器灵敏度更高, 可用来区分单个碱基错配, 可应用于疾病相关DNA、microRNA和疾病相关蛋白的检测。
2.2 TdT酶和核酸酶联合介导的生物传感器
由于TdT酶需在3'-OH端进行延伸, 所以要利用TdT酶可以延长核酸序列这一特点构建生物传感器时, 可利用不同的工具酶对核酸进行切割以产生3'-OH。能够将聚核苷酸链的磷酸二酯键切断的酶, 称为核酸酶。不同来源的核酸酶, 其专一性、作用方式都有所不同, 根据核酸酶作用的位置不同, 又可将核酸酶分为核酸外切酶和限制性内切酶, 能识别特定的核苷酸顺序, 并从特定位点水解核酸的内切酶称为限制性核酸内切酶。核酸外切酶Ⅰ、核酸外切酶Ⅲ、核酸外切酶Ⅶ等核酸外切酶和限制性核酸内切酶如EcoR Ⅰ、Sma Ⅰ、甲基化酶等都能切割核苷酸产生3'-OH端。
Wu等[24]将DNA分子探针的3'末端设计成为巯基的发夹结构, 且分子探针设计成包含了能被DNA甲基化转移酶特异性识别的特定序列, 通过金硫键的强结合作用, 将探针固定在金电极表面, 避免在空气中有3'端裸露。当DNA甲基化转移酶存在时可将腺苷甲硫亮氨酸(SAM)上的甲基转移到这个序列中腺嘌呤残基上N6的位置上, 形成的5'-G-Am-T-C-3'序列, 该序列可被甲基化敏感的限制性内切酶Dpn I特异性识别并切割, 在电极表面产生具有3'-OH末端的新探针。随后, 通过TdT酶介导的延伸将biotin-dUTP并入到新探针的3'-OH末端, 再加入链霉亲和素标记的碱性磷酸酶(streptavidin-alkaline phosphatase, SA-ALP)与新探针上的标记生物素结合, ALP酶催化1-萘基磷酸酯(1-naphthyl phosphate, 1-NP)水解, 产生一个放大的电化学信号。在没有DNA甲基转移酶时, 不会产生电化学信号, 进而实现对DNA甲基转移酶活性的检测。
Ma等[26]设计了在其3'末端被磷酸化的识别探针的发夹DNA, 由于DNA探针在没有DNA甲基转移酶(Dam MTase)时不含游离的3'-OH官能团, 因此不能被TdT酶延长。在Dam MTase的存在下, 它可以甲基化识别序列以产生作为DpnI底物的甲基化DNA(5'-GmA-T-C-3')。然后, DpnI将甲基化探针切割成含有两个游离3'-OH末端的3个短的单链DNA片段, 含有游离3'-OH末端的DNA片段可以被TdT酶延长。TdT酶生产的富含G的产品可以被硫代黄素T(Thioflavin T, ThT)染料迅速识别, 产生高度特异性的荧光增强信号, 以检测DNA甲基转移酶的活性。
Xu等[27]开发了一种特异而灵敏的microRNA检测方法, 设计了一种与靶miRNA完全互补的3'-磷酸化的DNA探针(DNA-3'-PO3), 由于该探针无3'-OH的ssDNA, 所以不会被双链特异性核酸酶(Duplex-specific nuclease, DSN)切割及TdT酶识别。当靶标存在的情况下, DNA-3'-PO3将与miRNA杂交形成双链体, 可被DSN酶识别。由于DSN酶只切割DNA / RNA双链体中的DNA, 目标miRNA可被释放与另一个DNA-3'-PO3探针杂交, 同时, 可以在目标循环反应后收集带有3'-OH的DNA片段作为TdT酶的引物, 形成的超长多T尾的2'-脱氧胸苷5'-三磷酸(dTTP)与Cu2+结合形成聚(胸腺嘧啶)铜纳米粒子(poly(thymine)-hosted copper nanoparticle, poly T-CuNps), 产生强烈荧光。
3 TdT酶介导的四联体生物传感器 3.1 C-四联体生物传感器Lu等[28]使用TdT酶在富含胞嘧啶(Cytosine, C)的dNTP(60% dCTP, 40% dTTP)库将引物延伸成富含C的DNA序列, 并且富含C的序列可以折叠成i-基序, i-基序是非规范的DNA二级结构, 其由两个平行双链体通过插入的C-C+碱基对氢键合在一起组成。新生的富含C的寡核苷酸序列将在酸性条件下折叠成i-基序结构, 然后可被具有增强发光响应的发光Ir(Ⅲ)络合物识别, 产生强烈的荧光信号, 原理如图 2-A所示。因此, 该系统可以用作TdT酶活性测定的接通发光检测平台, 与传统的生物化学或免疫学测定相比, 这种无标记的基于i-基序的发光接通平台相对简单且成本较低。
3.2 G-四联体生物传感器
Leung等[29]基于铱(iridium, Ir)(Ⅲ)与G-四联体结合能够形成增强发光响应的复合物这一性质, 开发了无标记与结构无关的传感平台。实验原理如图 2-B所示, 在靶标不存在的情况下, 适配体将在3'-5'方向上被核酸外切酶(Exonucleautomotive, ExoI)消化, 被切割成很多单核苷酸。因此, TdT酶将不能使核苷酸链延伸产生G-四联体序列并且由于Ir(Ⅲ)配合物的背景发射弱, 所以系统的发光将会很弱。但是, 增加了目标诱导适体折叠成抗ExoI消化的二级结构, 在由60% dGTP和40%dATP组成的dNTP库的存在下, 加入0.33 U/μL TdT酶在37℃反应1 h后即可将DNA寡核苷酸延伸成随机的富含鸟嘌呤的序列, 在加入K+离子后, DNA将被诱导成G-四联体结构, 随后被G-四联体选择性Ir(Ⅲ)复合物识别并具有强烈的发光响应。该传感平台不需要适体的特定二级结构, 因此极大地简化了DNA的设计步骤。
4 TdT酶介导的金属纳米簇生物传感器金属纳米簇是由几个至几十个原子组成的具有荧光性、水溶性的分子级聚集体。它因特有的量子尺寸效应、光稳定性强、反聚合能力强、生物相容性好等特点, 被广泛应用于生物传感器、新型催化剂、肿瘤细胞的检测及环境监测等领域[30-32]。
4.1 银纳米簇生物传感器Yuan等[33]利用Ag+与胞嘧啶之间的特异性相互作用强于其他3种碱基, 在dCTP存在下, TdT酶催化脱氧核苷酸的重复添加以延长DNA引物的3'-OH末端, 并因此产生富含胞嘧啶的长单链DNA模板。长链富含胞嘧啶的DNA可以作为寡核苷酸封装的银纳米簇的合成模板, 合成的DNA-AgNCs发出强烈的荧光(图 3-A)。根据这一性质, 可构建检测核酸酶活性的新型生物传感系统。Hu等[34]基于氧化石墨烯(Graphene oxide, GO)支持的末端脱氧核苷酸转移酶生成的富含胞嘧啶的DNA纳米微粒模板化银纳米簇(DNA nanotailtemplated silver nanoclusters, DNA-AgNCs)的独特电催化活性, 建立了一种新型的无标记的生物传感器。在dCTP存在下, TdT酶催化脱氧核苷酸的重复添加以延长DNA引物的3'-OH末端, 并且生长的富含胞嘧啶的DNA可用于制备具有银原子的胞嘧啶碱基的DNA-AgNCs, 可吸附在GO修饰的玻碳电极(GO-modified glassy carbon electrodes, GO/GCE)上, 对H2O2还原具有较高的电催化活性, 能够实现良好的电化学信号输出。该方法为TdT酶活性检测及其相关抑制剂筛选提供了一种简便的方法, 由于其具有较高的灵敏度和优异的选择性, 因此在基于TdT酶的生物化学研究、疾病诊断和药物发现的实际应用中具有很大的潜力。
4.2 铜纳米簇生物传感器
Zhou等[35]在引物和底物脱氧核糖核苷酸三磷酸(dNTP)存在下, TdT酶催化重复添加dNTP以延长DNA引物的3'-OH末端并因此产生长DNA序列, 37℃孵育2.5 h后所得到的DNA可以用作合成荧光CuNCs的模板。因此, 可以通过荧光的强度反映TdT酶的活性。实验还得出当底物池由50% dATP和50% dTTP组成时, 相应的聚合产物是用于合成荧光CuNCs的最佳模板。Zhang等[36]使用独立于模板的DNA聚合酶-TdT酶, 在单链DNA(ssDNA)的3'-OH末端连续添加脱氧胸苷三磷酸(deoxythymidine Triphosphate, dTTP)37℃孵育2 h即可产生长的富含T的DNA纳米线, 该纳米线可作为模板用来形成DNA铜纳米簇(DNA nanowirestemplated copper nanoclusters, DNA-CuNCs), 通过非共价π-π堆积作用自组装到GO-修饰的玻碳电极(GO/GCE)表面上来建立电化学测定, 可以催化H2O2的还原, 产生与TdT酶量成比例的强电化学信号, 这种新的生物传感策略对于进一步开发基于CuNCs的生物传感器具有积极作用, 实验原理如图 3-B所示。。
4.3 金纳米簇生物传感器Hu等[37]开发了一种基于TdT酶和DNA金纳米簇(Nucleic acid functionalized Au nanoparticles, DNA-AuNPs)的“树枝状”信号放大的无标记电化学生物传感器, 用于DNA的检测。制备过程具有3步放大:首先, “主干”(富含T的长序列)通过引入脱氧胸腺嘧啶三磷酸(Deoxythymine triphosphate, dTTP)作为底物池来构建, 这一过程需在37℃下反应1 h; 其次, 将由poly-A DNA功能化的AuNPs与上述“主干”杂交, 30 min后可形成更多的枝放大信号; 最后, 使用dATP:dGTP=4:6的混合dNTPs通过TdT酶使AuNPs上的核酸延伸, 这种随机形成的包含丰富G的DNA序列可以通过Pb2+诱导在室温下形成G-四联体, 三苯基甲烷染料结晶紫(Crystal violet, mCV)可与G-四联体特异性结合实现电信号输出, 实验原理如图 3-C所示。作者还将3步放大法与直接形成G-四联体的一步信号放大法进行对比, 这种新型无标记多步放大电化学DNA传感器与单步放大实验相比具有更低的检测限。
5 TdT酶介导的电化学生物传感器电化学方法可以快速的分析酶活性, 基于TdT酶介导的延伸策略, 可以建立简单且高效的电化学测定法, 用于敏感且无标记的DNA相关酶活性检测。Hu和Zhang等[33, 35]证明了原位生长的DNA纳米模板AgNCs和CuNCs可以吸附在GO修饰电极上, 对H2O2还原具有较高的电催化活性, 为电化学传感器的构建提供良好的输出信号。由于TdT酶可使dNTP延伸, 吸附金属离子产生金属纳米簇, 因此可以利用以上两种性质进行电化学生物传感器的构建。
Wei等[38]利用了三重级联信号放大效应设计了用于检测Pb2+的电化学脱氧核酶(DNA enzyme, DNAzyme)传感器。当存在靶标Pb2+时, 3'端磷酸化的DNAzyme催化DNA序列(8-17 E)被激活, 且双巯基功能化发夹(HP)底物链可以被切割以暴露3'-OH, 可以被TdT酶催化将生物素标记的dUTP依次添加到底物链的3'-OH端。用牛血清白蛋白(Bovine serum albumin, BSA)封闭后, 链霉亲和素标记的5 μg/mL的20 μL碱性磷酸酯酶(SA-ALP)通过其与生物素的亲和作用连接到电极上, ALP催化1-萘基磷酸酯(1-NP)生成电活性物质1-萘酚, 产生电化学信号, 实现对Pb2+的灵敏检测, 最低检测限为0.043 nmol/L, 当不存在Pb2+时, 电化学响应较弱。
6 TdT酶介导的光学生物传感器 6.1 荧光生物传感器Liu等[21]通过TdT酶聚合制备富含G的随机DNA序列, 并证明了这种随机富含G的DNA能够形成G-四联体, 通过实验得出当dNTP池中有60% dGTP和40% dATP时G-四联体活性最高。此外, 这些G-四联体可以结合到氯化血红素上以形成过氧化物酶模拟脱氧核酶, 并与G-四联体特异性染料产生荧光配合物。基于以上原理Liu等研发了两种检测简单且无标记的检测TdT酶活性的策略, 包括基于脱氧核糖核酸酶的比色测定法和实时荧光测定法, 后者的检测限为0.05 U。该实验的实时检测方法为临床诊断中关键酶的生化分析提供了一种可行的方法, 且操作相对传统方法更加简便。
6.2 可视化生物传感器Tian等[39]基于多重超聚合酶链式反应(Multiplex super polymerase chain reaction, MS-PCR)和不对称尾部杂交链反应(Asymmetric tailing hybridization chain reaction, AT-HCR)开发并验证了超灵敏的比色双重检测病原体的方法。实验采用20 U/L的TdT酶催化ssDNA尾部的延伸, 孵育60 min后与hemin形成G-四联体DNA核酶, 表现出辣根过氧化物酶(HRP)模拟酶的活性, 新形成的脱氧核酶可以通过H2O2催化ABTS2-变为绿色的ABTS·-, 该方法可直接进行可视化分析, 且灵敏度较高用时较短。
Miao等[40]开发了一种新的比色性DNA酶纳米线传感器, 用于灵敏和选择性定量测定脂多糖(Lipopolysaccharides, LPS), 其用肉眼观察的半定量极限可达20 ng/mL。在存在LPS的情况下, 适体-引发剂(Aptamer-Initiator, AI)的一端的LPS-适体与LPS形成LPS/适体复合物, AI另一端的引发剂开始通过HCR交替打开H1和H2。此外, 在HCR过程之后, TdT酶诱导的G-四联体DNA核酶沿着带切口的超dsDNA多联体纳米线自组装。氯化血红素(Hemin)作为嵌入G-四联体结构中的配体形成辣根过氧化物酶(Horse Radish Peroxidase, HRP)模拟DNA酶, 催化过氧化氢(H2O2)/ TMB产生明显的亮黄色。在不到2 h时内, 实现了比色反应, 检测到的LPS浓度可低至100 pg/mL, 它也可以灵活地转化为其他适配子识别的非核酸靶标, 如离子、蛋白质、生物分子和细胞等, 具有广阔的应用前景。
Zhang等[41]开发了一种无标记、高通量的生物发光方法, 通过酶介导的三环级联信号放大来灵敏检测尿嘧啶DNA糖基化酶(Uracil DNA Glycosylase, UDG), 此法高灵敏度, 检测限低至0.000 31 U/mL。在UDG的存在下, DNA双链体中的一条链可产生嘌呤/脱嘧啶(Apurinic/apyrimidinic, AP)位点, 可被嘌呤/嘧啶核酸内切酶(Apurinic/apyrimidinic endonuclease, APE1)切割, 得到带有游离3'-OH末端的DNA片段可启动TdT酶介导的聚合反应, 在dTTPs存在下产生长的富含T的序列。再用富含A的辅助探针, 通过T7核酸外切酶(T7 Exonuclease, T7Exo)从其5'末端特异性降解以释放大量的AMP和dAMP, 在磷酸烯醇式丙酮酸(Phosphoenolpyruvate, PEP)和dCTP存在下腺苷酸激酶(Adenylate kinase, AK)和丙酮酸激酶(Pyruvate kinase, PK)酶促反应的组合将释放的AMP转化成ATP, 并且随后将ATP转化成AMP产生强烈的生物发光信号。
7 TdT酶介导的表面离子共振生物传感器Yuan等[42]进行了基于高效表面等离子体共振(Surface plasmon resonance, SPR)的DNA检测研究, 儿茶酚紫(Catechol violet, CV)能够聚合成寡聚物或与金属离子螯合, 实验中CV与dsDNA-复合的铜纳米簇(CuNPs @ dsDNA)结合或形成寡聚体, 引起显着的质量增加并作为提高SPR响应, 通过原位合成由聚-T序列dsDNA模板化的CuNPs并与纳米效应沉积协同地开发了新的SPR-DNA传感器。首先, tDNA与探针杂交, 以将TdT酶介导的DNA延伸活化到SPR芯片的表面上, 从而在双链DNA末端到金芯片表面形成长的poly-T序列ssDNA链, 并通过与优化的探针杂交产生巨大的SPR响应。然后, 在单链核苷酸链上同步产生的CuNPs锚定在dsDNA衍生物中, 导致明显的SPR信号扩大。最后, CuNPs @ dsDNA通过添加CV和H2O2触发沉淀的实时转化, 以实现最终的信号放大。
8 总结与展望目前基于TdT酶辅助的信号放大策略, 构建得到了一系列简单灵敏的功能核酸生物传感器, 其显著的优势在于TdT酶利用脱氧核苷酸在3'羟基末端延伸时不需要特定的模板, 具有普遍适用性; 其次, 经TdT酶延伸形成的信号输出产物多样, 可以实现多种模式的信号输出, 满足不同的生物传感器需求。更重要的是, 由于TdT酶独特的性质其介导的生物传感器检出限相对较低, 可显著提高检测的灵敏度。
现今对TdT酶的生物传感器研究仍属于初级阶段, 还存在一些问题亟待解决, 要想使其得到更广泛的应用, 则需对TdT酶的核心特征即可以不依赖于模板聚合的具体生物学机制进行进一步的研究, 确定其空间构象结构与功能发挥的关系, 便于进一步从合成生物学的角度来提升酶活及改造酶的特性。目前TdT酶介导的生物传感器大多是对单一物质进行检测, 在今后的研究中如何利用TdT酶的性质将TdT酶介导的生物传感器与其他类型的传感器相结合, 以实现多种靶物质的同时快速检测, 将成为未来研究的主要方向。另外, TdT酶与功能核酸联合介导的生物传感器的设计相对简单, 且构建方便, 人们可以充分利用不同功能核酸的性质发挥功能核酸的优势, 结合TdT酶的信号放大功能, 使TdT酶介导的功能核酸生物传感器应用于更多的领域, 如快速检测领域。快速检测即在采样现场即刻进行分析, 省去标本在实验室检验时的复杂处理程序, 快速得到检验结果的一类方法, 由于其耗时短, 操作简便等优点被广泛的应用到各种检测领域, 要想使TdT酶在快速检测领域得到应用, 则应需寻找一种方法封闭酶的活性以便于酶的贮存和运输。
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