Quenching of Fluorophore-Labeled DNA Oligonucleotides by Divalent Metal Ions: Implications for Selection, Design, and Applications of Signaling Aptamers and Signaling Deoxyribozymes
Notice bibliographique
Résumé
Recent years have seen a dramatic increase in the use of fluorescence-signaling DNA aptamers and deoxyribozymes as novel biosensing moieties. Many of these functional single-stranded DNA molecules are either engineered to function in the presence of divalent metal ion cofactors or designed as sensors for specific divalent metal ions. However, many divalent metal ions are potent fluorescence quenchers. In this study, we first set out to examine the factors that contribute to quenching of DNA-bound fluorophores by commonly used divalent metal ions, with the goal of establishing general principles that can guide future exploitation of fluorescence-signaling DNA aptamers and deoxyribozymes as biosensing probes. We then extended these studies to examine the effect of specific metals on the signaling performance of both a structure-switching signaling DNA aptamer and an RNA-cleaving and fluorescence-signaling deoxyribozyme. These studies showed extensive quenching was obtained when using divalent transition metal ions owing to direct DNA-metal ion interactions, leading to combined static and dynamic quenching. The extent of quenching was dependent on the type of metal ion and the concentration of supporting monovalent cations in the buffer, with quenching increasing with the number of unpaired electrons in the metal ion and decreasing with the concentration of monovalent ions. The extent of quenching was independent of the fluorophore, indicating that quenching cannot be alleviated simply by changing the nature of the fluorescent probe. Our results also show that the DNA sequence and the local secondary structure in the region of the fluorescent tag can dramatically influence the degree of quenching by divalent transition metal ions. In particular, the extent of quenching is predominantly determined by the fluorophore location with respect to guanine-rich and duplex regions within the strand sequence. Examination of the effect of both the type and concentration of metal ions on the performance of a fluorescence-signaling aptamer and a signaling deoxyribozyme confirms that judicious choice of divalent transition metal ions is important in maximizing signals obtained from such systems.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».