Abstrakt

Fluoreszenz-Resonanz-Energie-Transfer-Biosensor basierend auf Stickstoff-dotierten Kohlenstoff-Quantenpunkten und Haarnadelsonde zur empfindlichen Erkennung von mit der Aflatoxin-Biosynthese in Zusammenhang stehenden Genen aflD in Reis

Qingyue Sun1, Dezhao Kong1, Chang Liu1, Qiaoqiao Shi1, Tao Yu2, Shuangfeng Peng2, Yaqi Li1,3,4*, Yong Chen4

Die Expression des aflD-Gens spielt eine bedeutende Rolle bei der Biosynthese von Aflatoxin. Strukturgene von aflD können als gute Biomarker für aflatoxigene Stämme dienen. Der Nachweis des aflD-Gens ist eine vielversprechende Methode zur Kontrolle der weiteren Verbreitung von Aflatoxinen. Im Rahmen dieser Forschung wurde ein schneller Fluoreszenz-Biosensor entwickelt, der auf die mit der Biosynthese von Aflatoxigenen in Zusammenhang stehenden Gene (aflD) abzielt und auf Stickstoff-dotierten Kohlenstoff-Quantenpunkten (NCQDs) und AuNPs (Gold-Nanopartikeln) als Fluoreszenzdonoren bzw. -löschern basiert. Dieser Sensor wurde durch Immobilisierung von NCQDs und AuNPs an den beiden Enden der Haarnadel-DNA hergestellt. In Abwesenheit des aflD-Gens wurden NCQDs an AuNPs geschlossen, um den Fluoreszenz-Resonanzenergietransfer auszulösen, der zu einer Löschung führte und das Fluoreszenzsignal „aus“ zeigte. In Gegenwart des aflD-Gens wurden NCQDs und AuNPs durch die komplementäre Übereinstimmung des Ziel-afld-Gens mit der Schleife der Haarnadelstruktur getrennt, was zur Wiederherstellung des Fluoreszenzsignals und zur Aktivierung des Fluoreszenzsignals führte. Es zeigte sich, dass der Biosensor eine ausgezeichnete Nachweisgrenze (LOD) von 1,95 nM (3 σ /k) mit einem linearen Bereich von 10 nM-150 nM lieferte. Außerdem zeigte dieser Biosensor eine zufriedenstellende Selektivität durch den Vergleich zwischen dem aflD-Gen und nicht übereinstimmenden DNA-Sequenzen. Die Durchführbarkeit dieses Biosensors wurde an mit Aspergillus flavus kontaminiertem Reis untersucht. Daher könnte er möglicherweise als praktikables Mittel zur Vermeidung von Aflatoxin in Getreide und seinen Produkten eingesetzt werden.