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DNA Electrochemical Sensor Based on Exonuclease III-Assisted Cycling Signal Amplification for Ultrasensitive Detection of Genetically Modified Soybean.
Biosensors (Basel) · 2026 · 16 · PMID 42187475 · 등급8 기타 분석법개발 · 농업과 정책 > GM 작물 · 식물
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유전자 변형 작물, 특히 글리포세이트 저항성 유전자 변형 콩의 상업적 재배는 상당한 대중적 우려를 야기하였다. 따라서 유전자 변형 성분을 검출하기 위한 효율적이고 정밀한 방법 개발이 시급하다. 본 연구에서는 핵산 엑소뉴클레아제 III(Exo III) 보조 순환 신호 증폭 및 헤어핀 프로브 인식을 기반으로 하는 새로운 전기화학 바이오센서를 구축하여 유전자 변형 콩 내 CP4-EPSPS 유전자를 고감도로 특이적으로 검출하였다. 이 센서는 표적 DNA 결합 시 Exo III를 활성화시켜 헤어핀 프로브(H1)를 순환적으로 절단함으로써 지수적인 신호 증폭을 달성한다. 이후 방출된 DNA 단편들은 전극 표면에 고정화된 메틸렌 블루 표지 신호 프로브(HS-MB)와 하이브리드화된다. 이 과정은 구조적 변화와 전류 신호 감소를 유도하여, 표적 유전자의 정량적 분석을 가능하게 한다. 연구의 실험 단계에서는 센서의 메커니즘을 성공적으로 검증하였고, Exo III 농도 및 반응 시간과 같은 주요 매개변수들을 체계적으로 최적화하였다. 최적 조건에서 본 센서는 100 fM부터 10 nM 범위의 표적 DNA 농도에 걸쳐 우수한 선형성을 보였으며, 0.1072 pM까지 낮은 검출 한계를 달성하였다. 또한, 뛰어난 반복성과 안정성을 나타냈다. 본 연구는 유전자 변형 작물의 신속하고 정밀한 검출을 위한 광범위한 응용 가능성을 지닌 분석 도구를 제공한다.
ORIGINAL ABSTRACT
The safety of genetically modified crops, particularly the commercial cultivation of glyphosate-resistant genetically modified soybeans, has given rise to significant public concern. Consequently, there is an urgent need to develop efficient and precise methods for detecting genetically modified components. The present study constructed a novel electrochemical biosensor based on nucleic acid exonuclease III (Exo III)-assisted cyclic signal amplification and hairpin probe recognition for the highly sensitive and specific detection of the CP4-EPSPS gene in genetically modified soybeans. The sensor achieves exponential signal amplification by triggering Exo III to cyclically cleave the hairpin probe (H1) upon target DNA binding. Subsequent to this, the released DNA fragments hybridize with the methylene blue-labeled signal probe (HS-MB) that has been immobilized on the electrode surface. This process induces conformational changes and a decrease in the current signal, thereby enabling quantitative analysis of the target gene. The experimental phase of the study successfully validated the sensor's mechanism and systematically optimized key parameters such as Exo III concentration and reaction time. In optimal conditions, the sensor demonstrated excellent linearity with target DNA concentrations ranging from 100 fM to 10 nM, achieving a detection limit as low as 0.1072 pM. Furthermore, it exhibited remarkable repeatability and stability. This study provides an analytical tool with broad application prospects for the rapid and precise detection of genetically modified crops.
저자Niu, L.; Huang, S.; Zhao, J.; Yang, W.; Li, Z.; Niu, S.; Yang, J.; Chen, S.; Wang, Q.
저널Biosensors
권·호·쪽16(5)
PMID42187475
DOI10.1016/j.talanta.2016.08.047
MeSHGlycine max; Biosensing Techniques; Plants, Genetically Modified; Electrochemical Techniques; Exodeoxyribonucleases; DNA
APA 7판
Niu, L., Huang, S., Zhao, J., Yang, W., Li, Z., Niu, S., Yang, J., Chen, S., & Wang, Q. (2026). DNA Electrochemical Sensor Based on Exonuclease III-Assisted Cycling Signal Amplification for Ultrasensitive Detection of Genetically Modified Soybean. Biosensors (Basel), 16(5). https://doi.org/10.1016/j.talanta.2016.08.047
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