RNAのターゲット触媒検出のための反応性量子ドットベースのFRETシステム

Reactive Quantum Dot-Based FRET Systems for Target-Catalyzed Detection of RNA.

• Oleksandr Zavoiura
• Ute Resch-Genger
• Oliver Seitz

抄録

2つの反応性ハイブリダイゼーションプローブ間のオリゴヌクレオチド企図反応（OTR）は、化学反応の触媒として標的分子を利用することにより、目的のDNAまたはRNAを検出することを可能にします。このような反応の生成物は、一般的に明確な蛍光特性を示し、蛍光分光法を用いて検出することができます。OTRシステムの大部分は、蛍光レポーターとして有機色素を利用しています。しかし、半導体量子ドット（QD）のようなより明るいエミッタの使用は、より明るい信号を提供し、非常に低い濃度でのプローブの使用を可能にすることにより、検出の感度を向上させる可能性があります。ここでは、蛍光標識された2つのペプチド核酸（PNA）ベースのプローブとQD表面上で進行するRNAをテンプレート化した反応を報告する。QDに結合したPNAプローブはシステイン機能を有しており、もう一方のPNAはチオエステルとして有機色素で機能化されている。これらのプローブ間のOTRは、QDへの有機色素の移動を介して進行し、QDからCy5への蛍光共鳴エネルギー移動（FRET）を介して便利に監視することができます。反応は、従来の蛍光マイクロプレートリーダーで行われ、ピコモル範囲のRNAの検出を可能にします。

Oligonucleotide-templated reactions (OTRs) between two reactive hybridization probes allow for the detection of a DNA or RNA of interest by exploiting the target molecule as a catalyst of chemical reactions. The product of such a reaction commonly exhibits distinct fluorescence properties and can be detected by the means of fluorescence spectroscopy. The vast majority of OTR systems utilize organic dyes as fluorescent reporters. However, the use of brighter emitters, such as semiconductor quantum dots (QDs), has potential to improve the sensitivity of detection by providing brighter signals and permitting the use of probes at very low concentrations. Here we report an RNA-templated reaction between two fluorescently labeled peptide nucleic acid (PNA)-based probes, which proceeds on the surface of a QD. The QD-bound PNA probe bears a cysteine functionality, while the other PNA is functionalized with an organic dye as a thioester. OTR between these probes proceeds through a transfer of the organic dye to the QD and can be conveniently monitored via fluorescence resonance energy transfer (FRET) from the QD to the Cy5. The reaction was performed in a conventional fluorescence microplate reader and permits the detection of RNA in the picomolar range.