Jednoduchý elektrochemický DNA biosenzor pro detekci poškození DNA způsobeného UV zářením

Abstract

Ultraviolet (UV) radiation is a common DNA damaging agent. Major DNA lesions, such as cyclobutane pyrimidine dimers (CPDs) and pyrimidine-(6-4)-pyrimidone (6-4PPs) photoproducts, are carcinogenic and mutagenic. UV induced DNA damage was investigated using a simple electrochemical DNA biosensor based on an ultra-trace graphite electrode (UTGE) and low molecular weight doble-stranded DNA (dsDNA) from salmon sperm. Biosensor was prepared using adsorption of dsDNA on a surface of the UTGE and then used to detect UV-induced DNA damage. Effects of UV radiation were investigated using a combination of several electrochemical technics: square-wave voltammetry (SWV) for direct monitoring of DNA base oxidation and cyclic voltammetry (CV) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS), as non-direct methods, using redox-active indicator [Fe(CN)6]4-/3- . CV and EIS, which allow characterization of electrode surface, were used to optimize preparation of the dsDNA/UTGE biosensor. Prepared dsDNA/UTGE biosensor was exposed to UV radiation using UV lamp with two set wavelengths: UVC of 254 nm and UVA of 365 nm. UVC radiation was used to damage DNA. Relative signal decrease was 50% after 20 minutes of exposure to UVC radiation. UVA radiation was used to compare effects of different types of UV radiation. Obtained...

Ultrafialové (UV) záření je běžným činidlem poškozujícím DNA. Hlavní léze DNA, jako jsou cyklobutanové pyrimidinové dimery (CPD) a pyrimidin-(6-4)-pyrimidonové ((6-4)PP) fotoprodukty, jsou karcinogenní a mutagenní. Poškození DNA způsobené UV zářením bylo sledované pomocí jednoduchého elektrochemického DNA biosenzoru na bází elektrody z ultračistého grafitu (UTGE) a nízkomolekulární dvouvláknové DNA (dsDNA) z lososích spermií. Biosenzor byl připraven adsorpcí dsDNA na povrch UTGE a následně použit pro detekci poškození dsDNA způsobeného UV zářením. Zkoumaní vlivu UV záření na dsDNA bylo provedeno pomocí kombinace několika elektrochemických technik: square-wave voltametrie pro přímé sledování oxidace DNA bází a cyklické voltametrie (CV) a elektrochemické impedanční spektroskopie (EIS), jako nepřímých elektrochemických metod, s použitím redoxního indikátoru [Fe(CN)6]4-/3- . Optimalizace přípravy dsDNA/UTGE biosenzoru probíhala metodami CV a EIS, které umožňují charakterizovat povrch elektrody. Připravený dsDNA/UTGE biosenzor byl vystaven UV záření, jež bylo generováno pomocí UV lampy se dvěma nestanovitelnými vlnovými délkami: UVC při 254 nm a UVA při 365 nm. UVC záření bylo použito pro poškození DNA. Pokles signálu o 50 % byl zaznamenán po 20 minutách expozice UVC záření. UVA záření bylo použito pro...