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User-friendly one-step disposable signal-on bioassay for glyphosate detection in water samples.
Biosens Bioelectron · 2023 · 241:115689 · PMID 37716158 · 등급5 동물·현장 현장조사 · 노출과 잔류 > 물 잔류 · 환경시료 · AMPA
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현장 글리포세이트 검출을 위해서는 ASSURED 가이드라인에서 요구하는, 비숙련 사용자도 사용하기 쉬운 저비용의 일회용 분석법이 필요하다. 본 연구에서는 융합 단백질 발현에 기반한 새로운 전략을 제안하였다. 바실루스 서브틸리스(Bacillus subtilis) 유래 글리포세이트 산화효소와 슈도모나스 푸티다(Pseudomonas putida)의 염료 과산화효소 6E10 변이체를 각각 클로스트리디움 써모셀룸(Clostridium thermocellum)의 탄수화물 결합 모듈(CBM) 3a와 융합시켜 GlyphOx-CBM과 6E10-CBM을 설계하고 발현시켰다. 세포 용해물을 이용하여 정제 과정 없이 두 효소를 면봉 끝에 고정화하였다. 이 면봉은 글리포세이트 오염수가 포함된 샘플에 담갔을 때, 6E10-CBM 발색 기질이 존재하면 글리포세이트 산화효소 활성을 나타냈다. 생성된 발색단은 용액 내와 면봉 끝 모두에서 정량화가 가능하였다. 사진 촬영 후 이미지 분석을 통해 0.25–2.5 mM의 선형 범위와 0.12 mM의 검출 한계(LoD)로 글리포세이트를 검출할 수 있었다. 발색 기질을 루미놀(luminol)로 대체했을 경우, 화학발광 반응을 이용하여 2–500 μM의 선형 범위와 0.45 μM의 LoD로 글리포세이트를 검출할 수 있었다. 글리포세이트 유사체(글리신, 사르코신, 아미노메틸인산) 또는 혼합물에 사용되는 다른 제초제를 사용하여 간섭은 관찰되지 않았다. 시스테인만이 6E10-CBM을 저해하는 것으로 나타났다. 글리포세이트로 처리된 두 강물에서 64–131%의 회수율을 보였다. 본 연구는 실제 지표수 샘플에서 글리포세이트 검출을 위한 매우 사용하기 쉽고 저렴한 신호 기반 생물 분석법을 제시한다.
ORIGINAL ABSTRACT
The onsite detection of glyphosate requires an easy-to-handle, low-cost and disposable assay for untrained users as requested by the ASSURED guidelines. A new strategy based on the expression of fusion proteins is proposed here. A glyphosate oxidase derived from Bacillus subtilis and the 6E10 variant of the dye peroxidase from Pseudomonas putida, both fused with the carbohydrate binding module (CBM) 3a from Clostridium thermocellum, were designed and expressed, leading to GlyphOx-CBM and 6E10-CBM. Cell lysates were used to immobilise both enzymes on cotton buds' heads without any purification. The cotton buds exhibit glyphosate oxidase activity when dipped into a glyphosate-contaminated water sample containing the 6E10-CBM chromogenic substrates. The chromophore could be quantified both in the solution and on the cotton buds' heads. Photography followed by image analysis allows to detect glyphosate with a linear range of 0.25-2.5 mM and a limit of detection (LoD) of 0.12 mM. When the chromogenic substrates are replaced by luminol, the chemiluminescence reaction allows the detection of glyphosate with a linear range of 2-500 μM and a LoD of 0.45 μM. No interference was observed using glyphosate analogues (glycine, sarcosine, aminomethylphosphonic acid) or other herbicides used in a mixture. Only cysteine was found to inhibit 6E10-CBM. Two river waters spiked with glyphosate lead to recoveries of 64-131%. This work describes a very easy-to-handle and inexpensive signal-on bioassay for glyphosate detection in real surface water samples.
저자Delprat, N.; Martins, L. O.; Blum, L. J.; Aymard, C. M. G.; Leca-Bouvier, B.; Octobre, G.; Doumèche, B.
저널Biosensors & bioelectronics
권·호·쪽241, 115689
PMID37716158
DOI10.1016/j.bios.2023.115689
MeSHGlyphosate; Glycine; Biosensing Techniques; Water Pollutants, Chemical; Herbicides; Limit of Detection; Bacillus subtilis; Pseudomonas putida; Biological Assay; Enzymes, Immobilized; Luminescent Measurements
APA 7판
Delprat, N., Martins, L. O., Blum, L. J., Aymard, C. M. G., Leca-Bouvier, B., Octobre, G., & Doumèche, B. (2023). User-friendly one-step disposable signal-on bioassay for glyphosate detection in water samples. Biosens Bioelectron, 241, 115689. https://doi.org/10.1016/j.bios.2023.115689
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