Fluorescent modifications in aptamer switches—positional, structural, and neighboring pair effects on sensor performance
Notice bibliographique
Résumé
Aptamers are modular nucleic acid ligands increasingly used as recognition elements in biosensors for precision medicine. Their structure facilitates their adaptation into fluorescent switches through molecular design and conjugation with reporter molecules, which are typically selected based on optimal photophysical compatibility. However, a critical challenge persists: reporter molecules are not inert; their structure and underlying conjugation chemistry can introduce structural perturbations that adversely affect aptamer functional properties and DNA-duplex stability, subsequently impacting biosensing performance. Here, we evaluate the effect of fluorophore-quencher modifications by probing the interplay between reporter identity, local environment, and labeling positions within different switch architectures. We demonstrate that applying a combinatorial array of modifications to an aptamer switch sequence can tune its binding properties over a 2-order-of-magnitude range, with apparent binding affinities from ~230 to 2.3 μM and apparent kinetic response rates from ~1000 s to sub-second resolution, while also influencing the switch's specificity and signal resolution. We also establish that the environment and spatial positioning of a reporter pair are critical design parameters, enabling order-of-magnitude performance differences even at theoretically suboptimal sites. This work provides a comprehensive study to help design optimal switches when using fluorescent modifications, enabling the development of next-generation biosensors with tailored performance.
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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 | 0,000 | 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 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 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 ».