核酸酶

核酸酶是工具酶中重要成员之一，基于工具酶( 如聚合酶、连接酶、限制性内切酶、切割内切酶、核酸外切酶、核糖核酸酶等) 辅助的信号放大技术，由于具有操作简便、灵敏度和特异性高、反应条件温和、反应时间相对较短等优点，近年来在生化分析方面的得到了迅速发展。尤其是利用核酸酶水解方式的差异性与纳米技术、酶切循环效应、核酸适配体技术、金属离子稳定的非沃森-克里克碱基配对系统、核酸荧光染料探针技术、电化学方法等相结合，发展的一系列核酸酶辅助的信号放大技术，已广泛应用于核酸、蛋白质、离子和小分子等物质的检测。

核酸酶是在核酸分解的第一步中，作用于水解核苷酸之间的磷酸二酯键的一种蛋白质。在高等动植物中, 作用于磷酸二酯键。不同来源的核酸酶，其专一性、作用方式都有所不同。有些核酸酶只能作用于RNA，称为核糖核酸酶（RNase），有些核酸酶只能作用于DNA，称为脱氧核糖核酸酶（DNase），有些核酸酶专一性较低，既能作用于RNA也能作用于DNA，因此统称为核酸酶（nuclease）。根据核酸酶作用的位置不同，又可将核酸酶分为核酸外切酶（Exonuclease）和核酸内切酶（Endonuclease）。

核酸酶的几种原理图。

核酸外切酶简称外切酶( Exonuclease) ，是一类从多核苷酸链的一端开始按序催化水解 3，5-磷酸二酯键，获得单个的核苷酸为最终产物( DNA 为 d NMP，ＲNA 为 NMP) 的酶。根据其作用底物的特异性可将核酸外切酶分为单链的核酸外切酶和双链的核酸外切酶，如大肠杆菌核酸外切酶Ⅰ( Exo Ⅰ) 和核酸外切酶Ⅶ( Exo Ⅶ) 属于单链的核酸外切酶，而双链的核酸外切酶则包括了大肠杆菌核酸外切酶Ⅲ( Exo Ⅲ) 、λ 噬菌体核酸外切酶( λ exo) 以及 T7 核酸外切酶( T7 exo) 等。核酸是组成生命体的最主要生物大分子之一，是细胞内携带遗传信息的物质，它控制着蛋白质的合成和有机体细胞的机能，在生物的生长、发育、繁殖、遗传和变异等生命活动中，占有极其重要的地位。核酸序列中如果出现一个或几个核苷酸的取代、缺失或插入等微小的改变，都将引起基因突变或多态性，导致遗传病或其他疾病的出现。因此，对人体的血液、组织及体液等样品中，特定基因序列和与遗传疾病相关的单碱基突变的检测分析，在分子生物学、疾病早期诊断与治疗、发病机理研究以及药物筛选等方面都具有重大意义。分子内构型变换型电化学适体传感器的构建主要是基于固定在电极表面的，核酸适体对目标物的特异性识别，适体构型发生改变，修饰在适体末端的电活性，分子接近或远离电极表面。基于核酸酶辅助的信号放大策略主要有两大类，一是序列依赖性的限制性内切酶或切割内切酶辅助的信号放大策略，另一类是无序列依赖性的核酸外切辅助的信号放大策略。从核酸酶辅助的信号放大策略的通用性来讲，没有序列依赖性的核酸外切酶，在探针设计和靶标分析方面更加简便易行，因而显示了更广的应用前景。[1] 文立,徐凤州,何晓晓,王柯敏,何定庚,卿太平,邹振. 核酸外切酶辅助的信号放大策略在生化分析中的应用进展[J]. 分析化学,2015,(11):1620-1628.
[2] 高媛. 基于核酸外切酶Ⅲ辅助信号放大的HRP-mimicking DNAzyme催化化学发光体系检测DNA[D].陕西师范大学,2014.
[3] 包婷. 基于核酸外切酶信号放大的电化学核酸适体传感器的构建及其分析应用[D].湖北大学,2015.