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A análise de ácidos nucleicos usando sondas de hibridização é realizada rotineiramente para detectar e quantificar sequências específicas de DNA / RNA1. Uma das sondas de hibridização mais bem-sucedidas é a sonda Molecular Beacon (MB), que é um DNA em forma de grampo de cabelo
oligonucleotídeo marcado com um fluoróforo e um atenuador no terminal oposto 2,3. Ele detecta instantaneamente (sem a necessidade de lavar o complexo sonda-alvo do excesso da sonda) detecta a presença de uma sequência de ácido nucleico complementar ao fragmento de alça da sonda e é comumente usado em PCR quantitativo (qPCR). A necessidade de anexar covalentemente dois corantes - o fluoróforo e o atenuador - à sequência de oligonucleotídeos da sonda aumenta o custo, principalmente quando é necessária uma nova sonda MB direcionada a uma nova sequência de ácido nucleico. Alternativamente, a sonda MB pode ser usada como repórter de sinal em um formato de sonda de hibridização multicomponente (dividida), no qual dois oligonucleotídeos não marcados interagem com o alvo e o repórter da sonda MB4. A abordagem de sonda multicomponente aumenta a seletividade para o reconhecimento de ácidos nucleicos e melhora a ligação da sonda a alvos estruturados 5,6,7, Essa abordagem, no entanto, não elimina a necessidade de marcação covalente do repórter com um fluoróforo8.
Os aptâmeros fluorescentes (FLAPs)9 são aptâmeros que têm afinidade com corantes sensíveis ao ambiente de baixa fluorescência (fluorógenos), onde a ligação por FLAP aumenta a fluorescência do coletor de fluorogênio. Ao contrário das sondas marcadas com fluorescência e repórteres de sinal, os FLAPs não exigem que os elementos sensores sejam marcados covalentemente com um ou mais corantes e, portanto, oferecem a vantagem da detecção de fluorescência sem marcação10. Isso é particularmente importante durante a etapa de otimização, quando dezenas de construções de ácido nucleico precisam ser testadas para obter um desempenho satisfatório do ensaio. Além disso, os ensaios FLAP podem ser otimizados ajustando a concentração de um sensor de fluorogênio e/ou FLAP em vez de alterar o design do sensor. Essas vantagens podem ser significativas para laboratórios de pesquisa e ensino de baixo orçamento. Os DNA FLAPs são particularmente promissores como repórteres de sinal de sondas de hibridização multicomponente chamadas de Split Light-up Aptamer Sensors (SLASs)11. O DNA FLAP mais eficiente relatado até agora é o DAP-10-42, que foi originalmente selecionado para aumentar a fluorescência dos corantes dapoxil sulfonil12, com uma capacidade promíscua de ligar e aumentar a fluorescência de uma variedade de corantes de arila metano (por exemplo, auramina O, AO; cristal violeta, CV) 13. O DAP-10-42 foi convertido em SLAS para ser usado para análise de ácidos nucleicos 13,14,15.
O objetivo do método descrito aqui é permitir a análise específica da sequência de alvos de ácido nucleico de interesse usando fitas SLAS sem marcação e um corante fluorogênico como componente tampão. Este protocolo descreve um algoritmo para projetar SLAS baseado em DAP-10-42 e destaca o desempenho do SLAS para detecção altamente seletiva de sequências de ácidos nucleicos que diferem em apenas um único nucleotídeo.
O ensaio de detecção de ácido nucleico SLAS requer dois oligonucleotídeos de DNA não modificados sintetizados de forma personalizada usados em uma concentração final de 0,5-1 μM para desempenho máximo. O protocolo descrito aqui utiliza um corante de Auramina O (AO) disponível comercialmente como fluorogênio. A concentração final de AO no ensaio varia de 1 a 10 μM para garantir um alto aumento de fluorescência na presença de um alvo específico de ácido nucleico sobre o branco (ausência do alvo; Figura Suplementar 1). Os componentes necessários do tampão do ensaio são íons potássio e magnésio (Figura Suplementar 2). Os íons de potássio (1,25-40 mM) estabilizam o domínio G-quadruplex proposto do FLAP usado como repórter de sinal. Os íons de magnésio (2,5-50 mM) reduzem a repulsão de grupos fosfato carregados negativamente após interações SLAS-alvo. A temperatura do ensaio SLAS usando as sequências relatadas para o domínio de relatório de sinal não deve exceder 28 ° C para evitar perda de desempenho16.
O SLAS é compatível com alvos de ácidos nucleicos de fita simples, como amplicons de DNA de PCR assimétrico ou uma reação isotérmica de amplificação de DNA (por exemplo, amplificação da polimerase recombinase, RPA17), produtos de RNA de amplificação mediada por transcrição (TMA) ou amplificação baseada em sequência de ácido nucleico (NASBA)18 e moléculas de RNA nativas, como miRNA, rRNA ou ncRNA). Variações na sequência de nucleotídeos do alvo até um único nucleotídeo podem ser detectadas usando a abordagem SLAS13,14.