Desain rasional sirkuit perpindahan untai yang dimediasi toehold diatur secara alosterik untuk deteksi metabolit molekul kecil yang sensitif dan di tempat

Pengembangan biosensor molekul kecil memungkinkan deteksi molekul kecil yang cepat dan terdesentralisasi yang memenuhi tuntutan pemantauan kesehatan rutin dan diagnosis cepat. Di antara mereka, biosensor berbasis faktor transkripsi alosterik (aTF) telah menunjukkan potensi dalam desain modular platform deteksi molekul kecil karena aktivitas pengikatan DNA yang diatur ligan. Di sini, kami memperluas kemampuan biosensor yang memanfaatkan regulasi berbasis aTF dari sirkuit perpindahan untai yang dimediasi toehold-mediated (TMSD) untuk deteksi asam urat (UA) dalam sampel saliva non-invasif dengan memanfaatkan aTF HucR yang responsif terhadap UA. Dampak afinitas ligan rendah dari HucR asli diatasi dengan merekayasa sirkuit TMSD dua lintasan dengan dalam silikon desain rasional. Strategi gabungan ini mencapai pengayaan sinyal keluaran dan mengatasi dampak negatif dari efek matriks pada sensitivitas dan respons keseluruhan biosensor saat menggunakan sampel nyata, yang memungkinkan deteksi semi-kuantitatif pada tingkat UA saliva normal. Selain itu, peningkatan yang disediakan oleh desain dua lintasan mengurangi separuh waktu penyelesaian menjadi kurang dari 15 menit. Singkatnya, desain sirkuit DNA dua siklus memungkinkan deteksi UA saliva non-invasif berbasis aTF yang sederhana, cepat, dan satu langkah, menunjukkan potensinya dalam deteksi metabolit untuk pemantauan kesehatan.