Duplexed aptamers: history, design, theory, and application to biosensing
Notice bibliographique
Résumé
Nucleic acid aptamers are single stranded DNA or RNA sequences that specifically bind a cognate ligand. In addition to their widespread use as stand-alone affinity binding reagents in analytical chemistry, aptamers have been engineered into a variety of ligand-specific biosensors, termed aptasensors. One of the most common aptasensor formats is the duplexed aptamer (DA). As defined herein, DAs are aptasensors containing two nucleic acid elements coupled via Watson-Crick base pairing: (i) an aptamer sequence, which serves as a ligand-specific receptor, and (ii) an aptamer-complementary element (ACE), such as a short DNA oligonucleotide, which is designed to hybridize to the aptamer. The ACE competes with ligand binding, such that DAs generate a signal upon ligand-dependent ACE-aptamer dehybridization. DAs possess intrinsic advantages over other aptasensor designs. For example, DA biosensing designs generalize across DNA and RNA aptamers, DAs are compatible with many readout methods, and DAs are inherently tunable on the basis of nucleic acid hybridization. However, despite their utility and popularity, DAs have not been well defined in the literature, leading to confusion over the differences between DAs and other aptasensor formats. In this review, we introduce a framework for DAs based on ACEs, and use this framework to distinguish DAs from other aptasensor formats and to categorize cis- and trans-DA designs. We then explore the ligand binding dynamics and chemical properties that underpin DA systems, which fall under conformational selection and induced fit models, and which mirror classical SN1 and SN2 models of nucleophilic substitution reactions. We further review a variety of in vitro and in vivo applications of DAs in the chemical and biological sciences, including riboswitches and riboregulators. Finally, we present future directions of DAs as ligand-responsive nucleic acids. Owing to their tractability, versatility and ease of engineering, DA biosensors bear a great potential for the development of new applications and technologies in fields ranging from analytical chemistry and mechanistic modeling to medicine and synthetic biology.
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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 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,002 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,002 |
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 ».