通过转录因子门控的DNA链合成实现重金属的快速等温检测

用于监测有毒重金属的传统方法通常依赖复杂的实验室仪器，这使得快速、现场检测方面存在关键空白。在此，我们提出了转录因子遮蔽切口延伸（Transcription-factor-Occluded Nick Extension，TONE）技术，这是一种用于重金属检测的快速、等温生物传感平台，其利用变构转录因子（aTF）的调控作用来控制DNA链置换扩增。 在该方法中，采用了经脱氧次黄嘌呤核苷（deoxyinosine，dI）替换修饰的操纵序列。当aTF与其结合时，dI位点可被屏蔽，从而避免被内切酶V（Endonuclease V）切割。当暴露于目标重金属时，aTF发生解离，使酶能够在DNA上产生切口并触发链置换反应。随后，通过无需仪器的侧向层析检测扩增后的DNA，在室温下可于25分钟内获得可视化读出结果。 我们利用TetR型aTF展示了TONE的应用价值，并进一步通过转录因子CsoR和CadC分别将该检测方法适配于铜和铅的检测，其检测限分别低至40 nM和80 nM。TONE为环境监测及其他需要快速重金属分析的应用提供了一种灵敏、低成本且适于现场部署的解决方案。

用于监测有毒重金属的传统方法通常依赖复杂的实验室仪器，这使得快速、现场检测方面存在关键缺口。本文提出一种转录因子遮蔽切口延伸技术（Transcription-factor-Occluded Nick Extension，TONE），这是一种用于重金属检测的快速、等温生物传感平台，其利用变构转录因子（aTF）的调控来控制DNA链置换扩增。

在该方法中，采用了经脱氧次黄嘌呤核苷（dI）替换修饰的操纵序列。当aTF与其结合时，dI位点会受到保护，从而避免被内切酶V切割。暴露于目标重金属后，aTF发生解离，使酶能够在DNA上产生切口并触发链置换反应。随后，通过无需仪器的侧向层析检测扩增后的DNA，在室温下25分钟内即可获得可视化读出结果。

我们利用TetR变构转录因子证明了TONE的实用性，并进一步分别通过转录因子CsoR和CadC将该检测方法扩展用于铜和铅的检测，其检测限分别低至40 nM和80 nM。TONE为环境监测及其他需要快速重金属分析的应用提供了一种灵敏、低成本且适于现场部署的解决方案。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.05.29.728911v1?rss=1

🏷️ 重金属检测 等温扩增 生物传感 转录因子 侧向层析