电荷屏蔽主导氨基糖苷类电化学核酸传感器中的信号传导

电化学适配体传感器（electrochemical aptamer-based，EAB）已成为一种极具潜力的框架，可用于在复杂生物基质中实现无需试剂参与的实时分子监测。在一个重要的基准体系——针对氨基糖苷类抗生素的EAB传感器中，信号转导几乎普遍被归因于靶标特异性的结合诱导构象变化，该构象变化能够调节氧化还原报告基团与电极表面之间的距离。本文采用一系列界面电化学与光学表征方法，系统地表明，在氨基糖苷类EAB传感器中，主导信号机制的并非结构切换，而是电荷屏蔽。首先，我们证明，传统氨基糖苷类传感器序列所表现出的表观亲和力和相对电子动力学调制，与若干无关的对照序列相似，包括通用的茎环发夹结构、无结构的poly-T序列以及短双链。通过生物层干涉测量（BLI）、圆二色谱（CD）和荧光光谱等多模式验证，我们进一步确认，这种非特异性靶标缔合可发生于差异显著的多种DNA序列之间，且未检测到构象重构。进一步借助电荷缩放多胺实验和电极上荧光成像进行研究后发现，这些传感器中的主导信号转导机制实际上由宏观尺度上的静电骨架电荷屏蔽所驱动。

电化学适配体传感器（electrochemical aptamer-based，EAB）已成为在复杂生物基质中实现无试剂、实时分子监测的一种极具前景的技术框架。在一个重要的基准体系——以氨基糖苷类抗生素为靶标的传感器中，信号转导几乎一直被普遍归因于靶标特异性、由结合诱导的构象变化；这种构象变化调节了氧化还原报告基团与电极表面之间的距离。在本研究中，我们采用一系列界面电化学与光学表征方法，系统证明：对于氨基糖苷类EAB传感器而言，主导其信号机制的是电荷屏蔽，而非结构切换。首先，我们证明，传统氨基糖苷类传感器序列表现出的表观亲和力和相对电子转移动力学调制，与若干无关的对照序列相似，包括通用茎环发夹结构、无结构的poly-T序列以及短双链。通过生物层干涉测量（BLI）、圆二色光谱（CD）和荧光光谱等多模态验证，我们进一步确认，这种广泛的靶标结合可发生于多种差异显著的DNA序列之间，且未检测到构象重组。进一步利用电荷尺度化多胺实验和电极上荧光成像进行研究表明，这类传感器的主导信号转导机制实际上由宏观尺度上的静电骨架电荷屏蔽所驱动。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.23.753905v1?rss=1

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