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L’analyse des acides nucléiques à l’aide de sondes d’hybridation est régulièrement effectuée pour détecter et quantifier des séquences spécifiques d’ADN/ARN1. L’une des sondes d’hybridation les plus réussies est la sonde Molecular Beacon (MB), qui est un ADN en forme d’épingle à cheveux
oligonucléotide marqué à l’aide d’un fluorophore et d’un quencher aux extrémités opposées 2,3. Il détecte instantanément (sans qu’il soit nécessaire de laver le complexe sonde-cible de l’excès de la sonde) la présence d’une séquence d’acide nucléique complémentaire au fragment de boucle de la sonde et est couramment utilisé en PCR quantitative (qPCR). La nécessité de fixer de manière covalente deux colorants - le fluorophore et le quencher - à la séquence oligonucléotidique de la sonde augmente le coût, en particulier lorsqu’une nouvelle sonde MB ciblant une nouvelle séquence d’acide nucléique est nécessaire. Alternativement, la sonde MB peut être utilisée comme rapporteur de signal dans un format de sonde d’hybridation multicomposant (divisée), dans lequel deux oligonucléotides non marqués interagissent à la fois avec la cible et le rapporteur de sonde MB4. L’approche de la sonde multicomposant améliore la sélectivité pour la reconnaissance des acides nucléiques et améliore la liaison de la sonde aux cibles structurées 5,6,7, Cette approche n’élimine néanmoins pas la nécessité d’un marquage covalent du rapporteur avec un fluorophore8.
Les aptamères fluorescents lumineux (FLAPs)9 sont des aptamères qui ont une affinité pour les colorants sensibles à l’environnement faiblement fluorescents (fluorogènes), où la liaison par FLAP améliore la fluorescence du collecteur de fluorogènes. Contrairement aux sondes et aux rapporteurs de signaux marqués par fluorescence, les FLAP n’exigent pas que les éléments de détection soient marqués de manière covalente avec un ou plusieurs colorants et offrent ainsi l’avantage d’une détection par fluorescence sans marquage10. Ceci est particulièrement important lors de l’étape d’optimisation lorsque des dizaines de constructions d’acides nucléiques doivent être testées pour obtenir des performances de dosage satisfaisantes. De plus, les tests FLAP peuvent être optimisés en ajustant la concentration d’un capteur fluorogène et/ou FLAP plutôt qu’en modifiant la conception du capteur. Ces avantages peuvent être significatifs pour les laboratoires de recherche et d’enseignement à petit budget. Les FLAP d’ADN sont particulièrement prometteurs en tant que rapporteurs de signaux de sondes d’hybridation multicomposants appelées capteurs d’aptamères lumineux divisés (SLAS)11. Le FLAP d’ADN le plus efficace signalé à ce jour est le DAP-10-42, qui a été sélectionné à l’origine pour améliorer la fluorescence des colorants dapoxylsulfonyliques12, avec une capacité de promiscuité à se lier et à améliorer la fluorescence d’une variété de colorants arylméthane (par exemple, auramine O, AO ; violet cristallique, CV)13. Le DAP-10-42 a été converti en SLAS pour être utilisé pour l’analyse des acides nucléiques 13,14,15.
L’objectif de la méthode décrite ici est de permettre l’analyse spécifique à la séquence de cibles d’acide nucléique d’intérêt à l’aide de brins SLAS sans marquage et d’un colorant fluorogène comme composant tampon. Ce protocole décrit un algorithme de conception de SLAS basé sur DAP-10-42 et met en évidence les performances des SLAS pour la détection hautement sélective de séquences d’acides nucléiques ne différant que par un seul nucléotide.
Le test de détection des acides nucléiques SLAS nécessite l’utilisation de deux oligonucléotides d’ADN non modifiés synthétisés sur mesure à une concentration finale de 0,5 à 1 μM pour des performances maximales. Le protocole décrit ici utilise un colorant Auramine O (AO) disponible dans le commerce en tant que fluorogène. La concentration finale d’AO dans le test varie de 1 à 10 μM pour assurer une augmentation élevée de la fluorescence en présence d’une cible d’acide nucléique spécifique sur le blanc (absence de la cible ; Figure supplémentaire 1). Les composants nécessaires du tampon de dosage sont les ions potassium et magnésium (figure supplémentaire 2). Les ions potassium (1,25-40 mM) stabilisent le domaine G-quadruplex proposé du FLAP utilisé comme rapporteur de signal. Les ions magnésium (2,5-50 mM) réduisent la répulsion des groupes phosphate chargés négativement lors des interactions SLAS-cible. La température du test SLAS utilisant les séquences rapportées pour le domaine de rapport du signal ne doit pas dépasser 28 °C pour éviter la perte de performance16.
SLAS est compatible avec les cibles d’acides nucléiques monocaténaires, telles que les amplicons d’ADN de PCR asymétrique ou une réaction d’amplification isotherme de l’ADN (par exemple, l’amplification par polymérase recombinase, RPA17), les produits d’ARN issus de l’amplification médiée par transcription (TMA) ou de l’amplification basée sur la séquence d’acides nucléiques (NASBA)18, et les molécules d’ARN natives telles que le miARN, l’ARNr ou l’ARNnc). Les variations de la séquence nucléotidique de la cible jusqu’à un seul nucléotide peuvent être détectées à l’aide de l’approche SLAS13,14.