Electrochemical Sensor for PKA Detection Based on DNA Barcode and Rolling Circle Amplification Signal Amplification Strategy

YANG Qing-di; LI Rong; YANG Jin-ju; ZHANG Yan-li; MEN Xue; WANG Hong-bin; Yang Wen-rong; PANG Peng-fei

doi:10.12452/j.fxcsxb.25100301

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Electrochemical Sensor for PKA Detection Based on DNA Barcode and Rolling Circle Amplification Signal Amplification Strategy

更新时间：2025-11-25

- Electrochemical Sensor for PKA Detection Based on DNA Barcode and Rolling Circle Amplification Signal Amplification Strategy
- Journal of Instrumental Analysis (2025)
- 作者机构：
  
  1.云南民族大学化学与环境学院，云南省教育厅功能纳米材料基化学生物传感科技创新团队,云南省昆明市650504
  2.迪肯大学生命与环境科学学院，澳大利亚维多利亚州,3217
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.12452/j.fxcsxb.25100301
  CLC： O757.1;O629.7
- Received：03 October 2025，
  
  Revised：2025-11-11，
  
  Accepted：12 November 2025，
- 稿件说明：
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YANG Qing-di, LI Rong, YANG Jin-ju, ZHANG Yan-li, MEN Xue, WANG Hong-bin, Yang Wen-rong, PANG Peng-fei. Electrochemical Sensor for PKA Detection Based on DNA Barcode and Rolling Circle Amplification Signal Amplification Strategy[J/OL]. Journal of Instrumental Analysis, 2025.
DOI：

YANG Qing-di, LI Rong, YANG Jin-ju, ZHANG Yan-li, MEN Xue, WANG Hong-bin, Yang Wen-rong, PANG Peng-fei. Electrochemical Sensor for PKA Detection Based on DNA Barcode and Rolling Circle Amplification Signal Amplification Strategy[J/OL]. Journal of Instrumental Analysis, 2025. DOI： 10.12452/j.fxcsxb.25100301.

摘要

蛋白激酶A（PKA）在各种生物学过程中发挥着重要作用，可调控细胞信号、细胞增殖、分化和凋亡，因而监测和抑制PKA活性在医学诊断和药物发现中具有重要意义。该文基于DNA条形码（DNA barcode）和滚环扩增（RCA）信号放大策略构建电化学传感平台，以实现对PKA活性分析及其抑制剂筛选。以金纳米笼/二硫化钼（AuNCs/MoS

）复合材料作为电极修饰材料，多肽底物链通过金-硫键自组装到修饰电极（AuNCs/MoS

/GCE）表面，并在PKA诱导作用下发生末端磷酸化，进而与DNA条形码标记金纳米粒子（DNA barcode-AuNPs）高特异性结合。在T4 DNA连接酶作用下，DNA barcode-AuNPs中DNA链与环形模板DNA链杂交形成挂锁探针，加入phi29 DNA聚合酶和dNTP后诱导产生RCA反应。RCA产物与血红素（Hemin）形成具有G-四链体-hemin催化活性模拟酶，以实现电化学响应信号放大及PKA活性分析。该电化学传感平台对PKA活性分析的线性响应范围为5 mU/mL ~ 100 U/mL，检出限（LOD）为1 mU/mL。该方法可用于PKA抑制剂筛选及人乳腺癌细胞（MCF-7）和肝癌细胞（HepG-2）裂解液中PKA活性分析，从而为激酶活性分析提供一种新方法。

Abstract

Protein kinase A (PKA) plays an important role in various biological processes

regulating cell signaling

proliferation

differentiation

and apoptosis. Monitoring and inhibiting PKA activity is of great significance in medical diagnosis and drug discovery. An electrochemical sensing platform was constructed based on DNA barcode and rolling circle amplification (RCA) signal amplification strategy for detection of PKA activity and its inhibitor screening. Gold nanocages/molybdenum disulfide (AuNCs/MoS

) composite was used as electrode modified material. Peptide substrate strand was self-assembled on surface of modified electrode(AuNCs/MoS

/GCE) by gold-sulfur bonds. Peptide substrate was phosphorylated at the terminal in the presence of PKA

which was further linked with DNA barcode-gold nanoparticles (DNA barcode-AuNPs) through a high specific affinity. The DNA of DNA barcode-AuNPs hybridized with circular template DNA to form a padlock probe in the presence of T4 DNA ligase

initiating RCA reaction in presence phi29 DNA polymerase and dNTP. R

CA product combined with hemin to form G-quadruplex-hemin structure with mimic enzyme activity

producing an enhanced electrochemical response signals and quantitative analysis of PKA activity. The linear response range of this electrochemical sensing platform for PKA activity analysis is 5 mU/mL to100 U/mL

with a limit of detection (LOD) of 1 mU/mL. This method can also be used to screen PKA inhibitors and analyze PKA activity in the lysates of human breast cancer cells (MCF-7) and liver cancer cells (HepG-2)

providing a new technical method for kinase activity analysis and kinase related drug screening.

关键词

Keywords

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