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Smart Catalyzed Hairpin Assembly-Induced DNAzyme Nanosystem for Intracellular UDG Imaging
Analytical Chemistry ( IF 6.7 ) Pub Date : 2021-09-29 , DOI: 10.1021/acs.analchem.1c03332 Xiaolei Song 1 , Qin Ding 1 , Juan Zhang 1 , Rongli Sun 1 , Lihong Yin 1 , Wei Wei 1, 2 , Yuepu Pu 1 , Songqin Liu 2
Analytical Chemistry ( IF 6.7 ) Pub Date : 2021-09-29 , DOI: 10.1021/acs.analchem.1c03332 Xiaolei Song 1 , Qin Ding 1 , Juan Zhang 1 , Rongli Sun 1 , Lihong Yin 1 , Wei Wei 1, 2 , Yuepu Pu 1 , Songqin Liu 2
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Uracil DNA glycosylase (UDG) is one of the key initiators for the base excision repair pathway. Since abnormal UDG expression is associated with various diseases, sensitive detection of UDG activity is critical for early clinical diagnosis. Here, a smart catalyzed hairpin assembly (CHA)-DNAzyme nanosystem is developed for intracellular UDG imaging by incorporating CHA and DNAzyme onto MnO2 nanosheets. In this strategy, the biodegradable MnO2 nanosheets are employed as nanocarriers for efficiently adsorbing and delivering five DNA probes into cells by endocytosis. Then, the MnO2 nanosheets are degraded by cellular glutathione to release the DNA modules at the same intracellular position. Liberated Mn2+, an indispensable DNAzyme cofactor, was used to promote catalytic cleavage for facilitating the cascade process in cells. Based on the uracil site-recognition and -excision operation of the target UDG, the activated CHA-DNAzyme nanosystem generates lots of DNAzyme-assisted CHA products, turning on the fluorescence resonance energy transfer response. This autocatalytic CHA-DNAzyme nanosystem provides a detectable minimum UDG concentration of 0.23 mU/mL, which is comparable to some reported UDG detection approaches. As a multiple signal amplification strategy, the CHA-DNAzyme nanosystem realizes the UDG imaging in living cells with enhanced sensitivity, indicating great promise in the prediction and diagnosis of early-stage cancer.
中文翻译：
用于细胞内 UDG 成像的智能催化发夹组装诱导 DNAzyme 纳米系统
尿嘧啶 DNA 糖基化酶 (UDG) 是碱基切除修复途径的关键启动子之一。由于异常 UDG 表达与多种疾病相关，因此灵敏检测 UDG 活性对于早期临床诊断至关重要。在这里，通过将 CHA 和 DNAzyme 结合到 MnO 2纳米片上，开发了用于细胞内 UDG 成像的智能催化发夹组装 (CHA)-DNAzyme 纳米系统。在该策略中，可生物降解的 MnO 2纳米片被用作纳米载体，通过内吞作用有效地吸附和递送五种 DNA 探针到细胞中。然后，MnO 2纳米片被细胞谷胱甘肽降解以在相同的细胞内位置释放DNA模块。解放锰2+，一种不可或缺的 DNAzyme 辅因子，用于促进催化裂解以促进细胞中的级联过程。基于目标UDG的尿嘧啶位点识别和切除操作，活化的CHA-DNAzyme纳米系统产生大量DNAzyme辅助的CHA产物，开启荧光共振能量转移响应。这种自催化 CHA-DNAzyme 纳米系统提供了 0.23 mU/mL 的可检测最小 UDG 浓度，这与一些报道的 UDG 检测方法相当。作为一种多重信号放大策略，CHA-DNAzyme纳米系统以更高的灵敏度实现了活细胞中的UDG成像，在早期癌症的预测和诊断方面具有广阔的前景。
更新日期：2021-10-12
中文翻译：
用于细胞内 UDG 成像的智能催化发夹组装诱导 DNAzyme 纳米系统
尿嘧啶 DNA 糖基化酶 (UDG) 是碱基切除修复途径的关键启动子之一。由于异常 UDG 表达与多种疾病相关，因此灵敏检测 UDG 活性对于早期临床诊断至关重要。在这里，通过将 CHA 和 DNAzyme 结合到 MnO 2纳米片上，开发了用于细胞内 UDG 成像的智能催化发夹组装 (CHA)-DNAzyme 纳米系统。在该策略中，可生物降解的 MnO 2纳米片被用作纳米载体，通过内吞作用有效地吸附和递送五种 DNA 探针到细胞中。然后，MnO 2纳米片被细胞谷胱甘肽降解以在相同的细胞内位置释放DNA模块。解放锰2+，一种不可或缺的 DNAzyme 辅因子，用于促进催化裂解以促进细胞中的级联过程。基于目标UDG的尿嘧啶位点识别和切除操作，活化的CHA-DNAzyme纳米系统产生大量DNAzyme辅助的CHA产物，开启荧光共振能量转移响应。这种自催化 CHA-DNAzyme 纳米系统提供了 0.23 mU/mL 的可检测最小 UDG 浓度，这与一些报道的 UDG 检测方法相当。作为一种多重信号放大策略，CHA-DNAzyme纳米系统以更高的灵敏度实现了活细胞中的UDG成像，在早期癌症的预测和诊断方面具有广阔的前景。
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