硫黄素T（ThT）分子由一个苄胺环和一个苯硫醚环组成，这两个环可以围绕C-C键自由旋转，导致ThT的荧光很低。当这种旋转受到某些特殊结构的限制时，ThT的荧光就会被增强。近年来，研究发现ThT能够特异性结合G-四链体（G4），使其荧光得以增强。基于此荧光现象，G4/ThT被广泛地用作荧光指示剂构建非标记型生物传感，实现了对多种分析物的检测。但是，相比其他的荧光探针，G4/ThT体系荧光发射强度较弱且易受到介质中一价阳离子浓度的影响，在应用于复杂样品中低浓度物质定量检测时具有一定的局限性。

最近，陕西师范大学李保新教授（点击查看介绍）课题组发现G-四链体二聚体对ThT荧光的增强作用远大于G-四链体单体。PW17是一个常用于形成G4单体的核酸序列，两个串联PW17序列可直接折叠成稳定的G4二聚体，此G4二聚体/ThT的荧光强度约为相应的G4单体/ThT的9倍（如图1所示）。此外，与常规的G4单体/ThT相比，G4二聚体/ThT体系在不同浓度的Na+-K+的介质呈现出更稳定的荧光发射。利用圆二色光谱（CD）、核磁等手段较详细地研究G4二聚体与ThT的相互作用，探讨了G4二聚体高效增强ThT荧光的机制。

图1. G4二聚体增强ThT荧光的示意图

在此基础上，以G4二聚体/ThT为荧光指示剂，构建了一种无标记DNA弓形探针。此外，通过在扩增产物中嵌入一个G4二聚体序列，设计了一种基于滚环扩增（RCA）的生物传感策略（如图2所示），来展示G4二聚体/ThT荧光指示剂的分析性能。在优化的实验条件下，该传感体系对p53基因检测的线性范围为0.01 ~10 fM，检出限为10 aM，此检出限远低于相同条件下以G4单体/ThT为荧光指示剂的RCA传感策略。此生物传感体系灵敏高的原因归于二个因素：（1）G4二聚体/ThT具有高的荧光发射；（2）在G4二聚体中，两个G4序列之间没有额外的连接序列，提高了RCA产物碱基的利用率。

图2. （A）G4二聚体-RCA生物传感策略检测p53基因的示意图；（B）在不同实验条件下，体系的荧光强度；（C）G4二聚体-RCA生物传感体系的线性相应；（D）G4单体-RCA生物传感体系的线性相应。

这项研究表明，G4二聚体对ThT有很强的亲和力，能够高效地增强ThT的荧光发射。本研究为基于G4/ThT的高灵敏且稳定的无标记荧光生物传感的构建提供了一种新策略，具有良好的应用前景。

该工作发表在分析化学领域的权威期刊Analytical Chemistry 上，硕士生景少春是该工作的第一作者，通讯作者是李保新教授。研究工作得到了国家自然科学基金面上项目（21775099）的支持。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Dimeric G-Quadruplex: An Effective Nucleic Acid Scaffold for Lighting Up Thioflavin T

Shaochun Jing, Qiang Liu, Yan Jin, Baoxin Li*

Anal. Chem., 2020, DOI: 10.1021/acs.analchem.0c02637

李保新教授简介

1995年7月在陕西师范大学化学系，获理学学士学位；1995-1998年就读陕西师范大学化学系，获分析化学专业理学硕士学位；1999-2002年就读西南大学化学与化工学院，获分析化学专业理学博士学位；2004年-2005年在英国Cardiff大学化学系做高级访问学者研究。2003年晋升为教授，2004年入选首批教育部新世纪优秀人才资助计划。

长期从事分析化学方面的教学和科研工作，研究工作主要集中在发光分析及生物传感。迄今为止，主持国家自然科学基金项目6项，教育部基金重点项目1项和陕西省重点科研项目1项。2002年获霍英东教育基金会第八界高等院校青年教师基金资助。研究成果获陕西省科学技术奖一等奖1项、二等奖2项，其博士论文获“全国百篇优秀博士论文提名奖（2004年）”。相关研究成果发表在Chemistry-A European Journal、Analytical Chemistry、Chemical Communications等期刊。所发表的论文已被他引3800多次，其中有9篇研究论文均被他引超过100次，单篇研究论文最高他引超过600次。

https://www.x-mol.com/university/faculty/12363

如果篇首注明了授权来源，任何转载需获得来源方的许可！如果篇首未特别注明出处，本文版权属于 X-MOL （ x-mol.com ）， 未经许可，谢绝转载！