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저자정보
Nebiyu Getachew Arega (명지대학교) Whitney N. Heard (Western Kentucky University) Nguyen Anh Nhung Tran (홍익대학교) Sukyo Jung (홍익대학교) Jianyun Meng (명지대학교) 정민섭 (홍익대학교) 김문수 (Western Kentucky Univ.) 김도현 (명지대학교)
저널정보
한국바이오칩학회 BioChip Journal BioChip Journal Vol.15 No.4
발행연도
2021.12
수록면
381 - 395 (15page)
DOI
10.1007/s13206-021-00038-9

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We report for the first time a microfluidic electrophoretic mobility reversal assay (MEMRA) for double-stranded DNA (dsDNA) detection using zinc-finger proteins (ZFPs) and a polyacrylamide-gel (PAG) sieving matrix. Microfluidic DNA analysis was actively studied because of its importance in biology and medicine. Most microfluidic DNA detection techniques rely on time-consuming denaturation and hybridization processes. To address this limitation, ZFP was employed as a novel affinity probe, which directly binds to a specific sequence of dsDNA without denaturation and renaturation. A mildly alkaline electrophoresis buffer (pH 8.6) was used for our MEMRA, instead of a strongly alkaline buffer (pH 10.75) for separating the ZFP?dsDNA complex from interfering species. At pH 8.6, the mobility of ZFP was reversed upon binding with dsDNA (complex p I = ~ 5.33), and unbound ZFP (p I = ~ 9.3) was excluded from loading. Therefore, the ZFP?dsDNA complex was detected without zone interferences. Furthermore, nonspecific interactions and band dispersion, observed in strongly alkaline buffer, were effectively mitigated in the MEMRA. The ZFP?dsDNA complex was fully separated (separation resolution ≥ 2.0) and detected rapidly (12?15?s at a separation distance of 160?240?μm) using on-chip photopatterned 3?16%T discontinuous PAG. The MEMRA performance was excellent, providing a detection limit of 50?pM and a detection range of 100?pM?500?nM for seb ( Staphylococcus enterotoxin B) gene dsDNA oligonucleotides. We expect that our ZFP-based MEMRA will find broad utility in biology and medicine where the rapid, specific, and quantitative detection of dsDNA is of paramount importance.
#Microchip electrophoresis #Electrophoretic homogeneous affinity assay #Double-stranded DNA analysis #Staphylococcus aureus #Zinc-finger protein

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Pan, Y. / 2014 / Microfl uidic electrophoretic mobility shift assays for quantitative biochemical analysis / Electrophoresis 35:2078~2090 google schola Hou, C. / 2008 / Clinically relevant advances in on-chip affi nity-based electrophoresis and electrochromatography / Electrophoresis 29:3306~3319 google schola Schmalzing, D. / 1997 / Capillary electrophoresis based immunoassays: a critical review / Electrophoresis 18:2184~2193 google schola He, X. / 2004 / Recent advances in the study of biomolecular interactions by capillary electrophoresis / Electrophoresis 25:697~711 google schola Schou, C. / 2006 / Recent applications of affi nity interactions in capillary electrophoresis / Electrophoresis 27:44~59 google schola

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