分享一篇发表在ACS Chemical Biology上的文章，题目为“Inverted Molecular Beacons as Reaction-Based Hybridization Probes for Small-Molecule Activation by Nucleic Acid Inputs”，通讯作者是来自匹兹堡大学的Alexander Deiters教授，他们课题组研究方向包含化学生物学，化学遗传学，合成化学，合成生物学，光化学多个领域。

通过产生荧光信号进行核酸检测的探针是研究生物系统和分子诊断的重要工具。许多探针检测系统传统上依靠 FRET 型荧光猝灭来调节探针激活，例如在双链寡核苷酸上偶联FRET荧光对或者在分子信标上偶联FRET荧光对。但这种基于FRET的策略在细胞内会受到核酸酶产生的假阳性的影响。

本文作者提出了一种基于化学反应的核酸探针，即将FRET策略中通过邻近产生FRET替换为通过邻近促进的逆电子DA（iEDDA）反应。具体来说，本文选择了乙烯基醚cage的荧光素以及四嗪作为iEDDA反应对，只有在目标核酸存在下，目标核酸和互补链杂交，导致报告链形成带茎环的分子信标，并发生邻近诱导的iEDDA反应，实现了荧光素的去笼化，从而产生荧光信。

本文首先在分子层面验证了该策略的可行性，并在分子层面证明了该策略可以抵抗核酸酶产生的假阳性激活。然后作者在细胞层面也进行了测试，尽管细胞中的信噪比降低，但与试管实验相比，在存在输入 DNA 与不存在输入的情况下观察到的激活具有高度统计学意义。

于是作者就将该策略应用到了逻辑门中，即将发夹模板反应报告基因整合到更复杂的 DNA 链置换级联中。首先作者测试了OR门，在两个双链复合物存在下，无论存在input1 OR input2，均能导致释放一条与封闭链互补的链，最终导致信号的产生。同样的细胞层面的信噪比仍具有统计学意义。

接下来作者测试了AND门，在input1存在下，会发现和对应链的杂交，释放出input2的结合序列，然后再input2存在下释放与封闭链互补的链，最终导致信号的产生。

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总的来说，本文开发了一种分子信标报告策略，它利用发夹模板的 IEDDA 反应来有效触发笼式荧光团的激活，以响应特定的输入 DNA 序列。

本文作者：YDP

责任编辑：LYC

DOI：10.1021/acschembio.5c00333

原文链接：https://doi.org/10.1021/acschembio.5c00333