基于氧化石墨烯的DNA聚合酶检测新方法

徐凤州，石 慧，何晓晓，王柯敏

（湖南大学化学生物传感与计量学国家重点实验室，湖南大学化学化工学院，湖南大学生物学院，生物纳米与分子工程湖南省重点实验室，湖南长沙，410082）

DNA聚合酶由于在DNA复制、损伤修复、细胞周期调控和肿瘤发生发展等生命过程中的重要作用，已成为肿瘤等多种疾病药物研发的重要靶标之一，其活性检测对肿瘤等疾病的诊断和治疗疗效考察具有重大价值[1]。传统的聚合酶活性检测方法主要是放射性同位素标记结合凝胶电泳，操作复杂费时，且具有一定的危害性。近来发展的一些非放射性标记新方法，如Brakman等发展的荧光标记dNTP的方法[2]以及宁勇等[3]利用生物发光技术检测DNA聚合酶活性的方法等，虽然在一定程度上克服了传统方法的不足，但仍存在成本较高、实验复杂等缺陷。因此，发展简单而灵敏的DNA聚合酶活性定量检测新方法将对肿瘤等多种疾病的药物研发和筛选研究产生积极的推动作用。

石墨烯是一种蜂窝状、单碳原子层的新型纳米材料，在光学、电学、力学以及热学等方面表现出独特的性能。特别是其衍生物—氧化石墨烯，由于具有更好的生物相容性和水溶性等，目前已广泛应用于多种生物分子（如Hg2+、ATP、凝血酶、胰岛素等）的分析检测研究[4～5]。该方法基于氧化石墨烯对ssDNA和dsDNA的吸附能力差异，并结合其荧光高效淬灭性能，发展了一种简单而灵敏的新型DNA聚合酶检测方法。当检测体系中不存在DNA聚合酶时，荧光标记的模板链以ssDNA形式存在并吸附于氧化石墨烯上，导致荧光熄灭；而当检测体系中有DNA聚合酶存在时，由于DNA发生聚合反应，模板链与其互补链以dsDNA形式存在，不被氧化石墨烯吸附而具有较高的荧光信号。通过检测荧光信号的强弱间接检测DNA聚合酶的活性，其线性响应范围在0.05 U/mL ～ 2.5 U/mL ，检测下限为 0.05 U/mL。 基于此方法，进一步考察了多种常见抗肿瘤药物对DNA聚合酶活性的抑制效果，为以DNA聚合酶为作用靶标的新药开发及筛选提供一种简单而灵敏的研究方法。

（略）