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El análisis de ácidos nucleicos mediante sondas de hibridación se realiza de forma rutinaria para detectar y cuantificar secuencias específicas de ADN/ARN1. Una de las sondas de hibridación más exitosas es la sonda Molecular Beacon (MB), que es un ADN en forma de horquilla
oligonucleótido marcado con un fluoróforo y un extintor en el extremo opuesto 2,3. Detecta instantáneamente (sin necesidad de lavar el complejo sonda-objetivo por el exceso de la sonda) detecta la presencia de una secuencia de ácido nucleico complementaria al fragmento de bucle de la sonda y se utiliza habitualmente en la PCR cuantitativa (qPCR). La necesidad de unir covalentemente dos colorantes, el fluoróforo y el extintor, a la secuencia de oligonucleótidos de la sonda aumenta el costo, particularmente cuando se necesita una nueva sonda MB dirigida a una nueva secuencia de ácido nucleico. Alternativamente, la sonda MB se puede utilizar como un reportero de señal en un formato de sonda de hibridación multicomponente (dividido), en el que dos oligonucleótidos no marcados interactúan tanto con el objetivo como con el reportero de la sonda MB4. El enfoque de sonda multicomponente mejora la selectividad para el reconocimiento de ácidos nucleicos y mejora la unión de la sonda a objetivos estructurados 5,6,7, Este enfoque, sin embargo, no erradica la necesidad de marcaje covalente del reportero con un fluoróforo8.
Los aptámeros fluorescentes iluminados (FLAP)9 son aptámeros que tienen afinidad con los tintes sensibles al medio ambiente (fluorógenos) de baja fluorescencia, donde la unión por FLAP mejora la fluorescencia del colector de fluorógenos. A diferencia de las sondas marcadas con fluorescencia y los reporteros de señal, los FLAP no requieren que los elementos de detección se marquen covalentemente con uno o más colorantes y, por lo tanto, ofrecen la ventaja de la detección de fluorescencia sin etiquetas10. Esto es particularmente importante durante el paso de optimización, cuando es necesario probar docenas de construcciones de ácidos nucleicos para lograr un rendimiento satisfactorio del ensayo. Además, los ensayos FLAP se pueden optimizar ajustando la concentración de un sensor de fluorógeno y/o FLAP en lugar de cambiar el diseño del sensor. Estas ventajas pueden ser significativas para los laboratorios de investigación y enseñanza de bajo presupuesto. Los FLAPs de ADN son particularmente prometedores como reporteros de señales de sondas de hibridación multicomponente denominadas Sensores de Aptámero Iluminados Divididos (SLAS)11. El FLAP de ADN más eficiente reportado hasta ahora es DAP-10-42, que fue seleccionado originalmente para mejorar la fluorescencia de los colorantes de dapoxilo sulfonilo12, con una capacidad promiscua para unirse y mejorar la fluorescencia de una variedad de colorantes de arail metano (por ejemplo, auramina O, AO; violeta cristalino, CV)13. DAP-10-42 se ha convertido en SLAS para ser utilizado en el análisis de ácidos nucleicos 13,14,15.
El objetivo del método descrito aquí es permitir el análisis específico de la secuencia de los objetivos de interés de los ácidos nucleicos utilizando hebras SLAS sin marcaje y un colorante fluorogénico como componente tampón. Este protocolo describe un algoritmo para diseñar SLAS basado en DAP-10-42 y destaca el rendimiento de SLAS para la detección altamente selectiva de secuencias de ácidos nucleicos que difieren en tan solo un nucleótido.
El ensayo de detección de ácidos nucleicos SLAS requiere que se utilicen dos oligonucleótidos de ADN no modificados sintetizados a medida a una concentración final de 0,5-1 μM para obtener el máximo rendimiento. El protocolo descrito aquí utiliza un colorante de auramina O (AO) disponible comercialmente como fluorógeno. La concentración final de AO en el ensayo oscila entre 1 y 10 μM para garantizar un alto aumento de la fluorescencia en presencia de un objetivo de ácido nucleico específico sobre el blanco (ausencia del objetivo; Figura complementaria 1). Los componentes necesarios del tampón de ensayo son los iones de potasio y magnesio (Figura complementaria 2). Los iones de potasio (1,25-40 mM) estabilizan el dominio G-cuádruple propuesto del FLAP utilizado como reportero de señal. Los iones de magnesio (2,5-50 mM) reducen la repulsión de los grupos fosfato cargados negativamente en las interacciones SLAS-objetivo. La temperatura del ensayo SLAS utilizando las secuencias notificadas para el dominio de notificación de señales no debe exceder de 28 °C para evitar la pérdida de rendimiento16.
El SLAS es compatible con dianas de ácidos nucleicos monocatenarios, como los amplicones de ADN de la PCR asimétrica o una reacción de amplificación de ADN isotérmica (por ejemplo, la amplificación de la polimerasa recombinasa, RPA17), los productos de ARN procedentes de la amplificación mediada por la transcripción (TMA) o la amplificación basada en la secuencia de ácidos nucleicos (NASBA)18, y las moléculas de ARN nativo como el miARN, el ARNr o el ARNnc). Las variaciones en la secuencia de nucleótidos del objetivo hasta un solo nucleótido se pueden detectar utilizando el enfoque SLAS13,14.