一种检测水中镉离子的滚环扩增检测体系及其应用

本发明属于镉离子检测，尤其涉及一种检测水中镉离子的滚环扩增检测体系及其应用。

背景技术：

1、环境中的重金属离子难以降解，会通过生物富集作用对人体健康产生严重的危害。镉在电子、军工及冶金等领域应用广泛，一旦进入人体，镉离子(cd2+)在体内的蓄积可导致肾脏和中枢神经系统的功能失调，并且还可能导致肾脏和前列腺肿瘤。我国饮用水水质标准及ⅲ类地表水水质标准中规定镉的最高限值为44.48nmol/l(0.005mg/l)。目前检测重金属常用的传统方法如电感耦合等离子体质谱法(icp-ms)和原子吸收光谱法(aas)等具有较高的灵敏度和准确性，但需要借助昂贵的仪器和经验丰富的技术人员来实现，不利于进行现场检测。而新兴的生物传感器虽然操作简单，但灵敏度不高，很难满国标要求，需要信号放大的方法来进一步降低检测限。滚环扩增是新近发展起来的一种恒温核酸扩增方法，可以在恒温的条件下实现核酸信号的放大。变构转录因子(allosteric transcriptionfactor，atf)是一类在细菌中广泛分布的调控蛋白，通常包含效应物感受结构域(ebd)和dna结合结构域(dbd)两个结构域。小分子效应物通过与ebd结合使atf的构象改变从而增强或减弱atf与dna的结合能力，进而调控基因的转录与表达。现有技术中未曾披露过与借助变构转录因子调控滚环扩增进而实现水中镉离子检测的有关内容。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种检测水中镉离子的滚环扩增检测体系，采用特异性识别镉离子的变构转录因子cadc作为识别元件，结合滚环扩增体外转录体系进行水中镉离子的检测，能够极大地提高镉离子的检测限，对镉离子的检测限能够达到0.133nm。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

3、本发明提供了一种检测水中镉离子的滚环扩增检测体系，所述滚环扩增检测体系包括dna模板和变构转录因子cadc。

4、优选的，所述滚环扩增检测体系还包括5×转录缓冲液、ntp、焦磷酸酶tipp、硫代硫磺素tht、t7 rna聚合酶和双蒸水。

5、优选的，所述dna模板由核苷酸序列如seq id no.1所示的短链和核苷酸序列如seq id no.2所示的长链制备而成。

6、优选的，所述变构转录因子cadc的氨基酸序列如seq id no.3所示。

7、本发明还提供了一种制备上述滚环扩增检测体系的方法，包括如下步骤：将dna模板和变构转录因子cadc混合后，25-42℃孵育15-30min，再加入剩余物质。

8、本发明还提供了一种上述滚环扩增检测体系在水中镉离子检测中的应用。

9、本发明还提供了一种检测水中镉离子的方法，包括如下步骤：将待测水样滴加到上述滚环扩增检测体系中，25-42℃孵育2h以上，使用酶标仪测量荧光强度，根据定量公式y＝182.2×x+462.9计算得到水样中镉离子的含量；所述定量公式中y为荧光值，x为镉离子浓度的对数。

10、优选的，所述待测水样和滚环扩增检测体系的体积比为1:9。

11、优选的，设置酶标仪的激发波长为425nm，发射波长为490nm。

12、本发明的有益效果：

13、本发明以特异性识别cd2+的变构转录因子cadc为识别元件，调控滚环扩增的触发，可以实现对cd2+的超灵敏检测。采用本发明cadc控制的滚环转录扩增体系对镉离子的检测限可达0.133nm。

14、相对于现有方法，本发明检测方法具有操作简单，灵敏度高，特异性强的优点。具体的，本发明方法经过前期的dna模板和变构转录因子cadc的制备后，可以批量生产检测体系，一个离心管就是一个检测体系。在检测的实际应用时，只需将待测水样加入到离心管中就可以实现镉离子的检测，无需进行复杂的操作。另外，本发明检测方法以特异性识别cd2+的变构转录因子cadc为识别元件，小分子效应物通过与ebd结合使变构转录因子的构象改变从而增强或减弱变构转录因子与dna的结合能力，进而调控基因的转录与表达。cadc可以特异性的识别镉离子，通过变构效应触发滚环扩增的进行，因此具有很强的检测特异性。

技术特征：

1.一种检测水中镉离子的滚环扩增检测体系，其特征在于，所述滚环扩增检测体系包括dna模板和变构转录因子cadc。

2.根据权利要求1所述的滚环扩增检测体系，其特征在于，所述滚环扩增检测体系还包括5×转录缓冲液、ntp、焦磷酸酶tipp、硫代硫磺素tht、t7rna聚合酶和双蒸水。

3.根据权利要求1所述的滚环扩增检测体系，其特征在于，所述dna模板由核苷酸序列如seq id no.1所示的短链和核苷酸序列如seq id no.2所示的长链制备而成。

4.根据权利要求1所述的滚环扩增检测体系，其特征在于，所述变构转录因子cadc的氨基酸序列如seq id no.3所示。

5.一种制备权利要求1-4任意一项所述滚环扩增检测体系的方法，其特征在于，包括如下步骤：将dna模板和变构转录因子cadc混合后，25-42℃孵育15-30min，再加入剩余物质。

6.权利要求1-4任意一项所述滚环扩增检测体系在水中镉离子检测中的应用。

7.一种检测水中镉离子的方法，其特征在于，包括如下步骤：将待测水样滴加到权利要求1-4任意一项所述滚环扩增检测体系中，25-42℃孵育2h以上，使用酶标仪测量荧光强度，根据定量公式y＝182.2×x+462.9计算得到水样中镉离子的含量；所述定量公式中y为荧光值，x为镉离子浓度的对数。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述待测水样和滚环扩增检测体系的体积比为1:9。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，设置酶标仪的激发波长为425nm，发射波长为490nm。

技术总结
本发明提供了一种检测水中镉离子的滚环扩增检测体系及其应用，属于镉离子检测技术领域。本发明提供的检测水中镉离子的滚环扩增检测体系，包括DNA模板和变构转录因子CadC。本发明以特异性识别Cd<supgt;2+</supgt;的变构转录因子CadC为识别元件，调控滚环扩增的触发，可以实现对Cd<supgt;2+</supgt;的超灵敏检测。采用本发明CadC控制的滚环转录扩增体系对镉离子的检测限可达0.133nM。

技术研发人员：王景峰,赵辰,张永康,谌志强,邱志刚,薛斌,李辰宇,王尚,张曦,杨晓波
受保护的技术使用者：军事科学院军事医学研究院环境医学与作业医学研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12