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DNA碱基的氧化还原编码

捷克科学院(IOCB布拉格)有机化学与生物化学研究所的Michal Hocek、查尔斯大学和西班牙罗维拉大学(URV)的Ciara K. O'Sullivan领导的一个国际研究小组开发了一种标记DNA的新方法，未来可用于电化学检测DNA测序。研究人员在《美国化学学会杂志》上发表了他们的研究结果。

DNA分子内携带的遗传信息是由核苷酸的顺序决定的。例如，疾病诊断和法医DNA分析需要了解这些组成部分的顺序，即DNA测序。尽管近年来取得了很大的进展，但目前以荧光标记为基础的DNA测序方法仍是一种耗时且相对昂贵的技术，存在一定的局限性。因此，科学家们正在努力寻找新的方法来简化和加速测序。

一种很有前途的方法是使用电化学检测和所谓的氧化还原标签，氧化还原标签是一种可以在电极上被氧化或还原的化合物。这是一个由来自IOCB布拉格、URV、查尔斯大学理学院、波兰科学院和捷克科学院生物物理研究所的多学科研究人员组成的团队，其学生David Kodr和Cansu pinar Yenice是第一作者，现在已经成功地设计和合成了带有特殊氧化还原标签的人工核苷酸，这些标签可以在金或碳电极上以特定电位氧化产生可测量和分析有用的信号。这些标签是碳烷，由硼和碳原子组成的笼状结构，其他金属原子如铁或钴可以与之结合，从而影响其最终的电化学性能。

经过改造的核苷酸已经被改造，这样DNA聚合酶就可以把可用的核苷酸构建块整合到一个新合成的DNA链中。DNA聚合酶利用现有的核苷酸构建块在细胞内构建DNA。因此，研究人员已经成功地制备了由修饰核苷酸组成的DNA链。与此同时，这四种核苷酸的每一种都有自己独特的标签，以便后续进行识别。这就是这项工程的主要缺陷;到目前为止，研究人员一直只能在单链DNA中标记和测量一种(最多两种)被氧化还原标记的核苷酸。

因为每一个修饰过的核苷酸都有自己的标签，在电化学检测中，这些标签在不同的电位下给出特定的氧化信号，所以可以区分不同类型的核苷酸。此外，每个信号的大小取决于DNA中给定核苷酸的拷贝数，这就使得快速确定被测DNA中单个核苷酸的相对表示成为可能。

新开发的DNA碱基电化学编码技术提供了一系列的优点，如更简单、更经济的仪器和更快的分析。该方法为DNA测序和诊断应用以及新DNA芯片的开发带来了希望。

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Carborane- or Metallacarborane-Linked Nucleotides for Redox Labeling. Orthogonal Multipotential Coding of all Four DNA Bases for Electrochemical Analysis and Sequencing.Journal of the American Chemical Society