基于DNAzyme分子开关与固液相交叉扩增的电化学生物传感器用于超灵敏SNP检测与大豆基因分型

本综述创新性地构建了基于DNAzyme分子开关（“激活-沉默”机制）与固液相交叉反应的电化学SNP检测平台，突破了传统无酶策略的化学计量限制（1:1）和单碱基分辨率瓶颈。通过重构10-23催化核心与空间分区扩增设计，实现了11.3 aM的超高灵敏度（较常规垂直放大提升32倍）及大豆变种基因分型的高一致性，为精准分子诊断提供了酶free、可扩展的理论模型与技术平台。

　　

Section snippets

Principle of the biosensor for SNP detection

受10-23 RNA切割脱氧核酶启发，我们设计了一种发夹探针（DS），其由完整单链DNA构成。环部含"TTTT"序列，茎部包含15核苷酸的凸起环——这正是10-23 DNAzyme的催化核心。凸起两侧各10个核苷酸确保了DNAzyme对发夹开链（OPEN）的高催化效率与特异性。正常情况下，茎部结合臂通过互补配对将催化核心"锁闭"，有效抑制非特异性切割。当SNP靶标存在时，其与锚定域特异性结合触发链置换，使催化核心暴露并形成活性构象（Open状态），在Mg²⁺辅助下切割含单个RNA碱基的底物链；而野生型（WT）靶标因错配无法激活该过程，从而实现精准的单碱基分辨。

Conclusions

本研究开发了一种整合DNAzyme发夹探针与固液相交叉扩增机制的无蛋白酶电化学生物传感策略，实现了对大豆表型相关SNP的高灵敏特异性检测。该方案通过DNAzyme分子开关实现精准SNP识别，并利用空间限域并行扩增系统增强信号放大、抑制背景噪声，为农业基因组学与临床分子诊断提供了创新工具。

CRediT authorship contribution statement

Xianzhong Feng: 撰写-审阅与编辑、原稿撰写、 Supervision、项目管理、资金获取、概念设计

Diming Zhang: 撰写-审阅与编辑、原稿撰写、 Supervision、项目管理、资金获取、概念设计

Jing Ye: 撰写-审阅与编辑、原稿撰写、 Methodology、 Investigation、资金获取

Chunyan Liu: 原稿撰写、 Methodology、 Investigation

Ximiao Yang: Methodology