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Integration of Demethylation-Activated DNAzyme with a Single Quantum Dot Nanosensor for Sensitive Detection of O6-Methylguanine DNA Methyltransferase in Breast Tissues

化学 脱氧核酶 DNA去甲基化 去甲基化 纳米传感器 甲基转移酶 DNA 费斯特共振能量转移 5-羟甲基胞嘧啶 表观遗传学 生物物理学 分子生物学 纳米技术 DNA甲基化 生物化学 荧光 甲基化 生物 基因 基因表达 材料科学 物理 量子力学
作者
Yun Han,Dongling Li,Qian Han,Fei Ma,Chun‐yang Zhang
出处
期刊:Analytical Chemistry [American Chemical Society]
卷期号:96 (11): 4487-4494 被引量:11
标识
DOI:10.1021/acs.analchem.3c05090
摘要

O6-Methylguanine-DNA-methyltransferase (MGMT) is a demethylation protein that dynamically regulates the O6-methylguanine modification (O6 MeG), and dysregulated MGMT is implicated in various malignant tumors. Herein, we integrate demethylation-activated DNAzyme with a single quantum dot nanosensor to sensitively detect MGMT in breast tissues. The presence of MGMT induces the demethylation of the O6 MeG-caged DNAzyme and the restoration of catalytic activity. The activated DNAzyme then specifically cleaves the ribonucleic acid site of hairpin DNA to expose toehold sequences. The liberated toehold sequence may act as a primer to trigger a cyclic exponential amplification reaction for the generation of enormous signal strands that bind with the Cy5/biotin-labeled probes to form sandwich hybrids. The assembly of sandwich hybrids onto 605QD obtains 605QD-dsDNA-Cy5 nanostructures, inducing efficient FRET between the 605QD donor and Cy5 acceptor. Notably, the introduction of a mismatched base in hairpin DNA can greatly minimize the background and improve the signal-to-noise ratio. This nanosensor achieves a dynamic range of 1.0 × 10–8 to 0.1 ng/μL and a detection limit of 155.78 aM, and it can screen MGMT inhibitors and monitor cellular MGMT activity with single-cell sensitivity. Moreover, it can distinguish the MGMT level in tissues of breast cancer patients and healthy persons, holding great potential in clinical diagnostics and epigenetic research studies.
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