Elektrochemická analýza nukleových kyselin, bílkovin i polysacharidů představuje zajímavou, i když zatím méně používanou alternativu ve srovnání se stávajícími metodami založenými zejména na optické detekci. Nabízí totiž relativně levnou, rychlou a přístrojově nenáročnou možnost paralelní detekce na miniaturizovaných čipech, ideální pro personalizovanou medicínu 21. století. Elektrochemie nukleových kyselin umožňuje např. detekci konkrétních sekvencí DNA (pro určení genů, stanovení přítomnosti bakterií a virů, atd.), analýzu poškození DNA a interakcí s jinými molekulami, DNA metylaci, nebo detekci mikroRNA jako nádorových bio­markerů. V elektrochemii bílkovin je v současnosti kladen důraz zejména na konstrukci tzv. imunosenzorů schopných detekce konkrétních proteinů (antigenů) pomocí jejich vazby na protilátku, s potenciálem pro dia­gnostiku. Z bio­fyzikálního hlediska je zajímavý vlastní elektrokatalytický signál bílkovin citlivý k jejich konformačním změnám, který by mohl nalézt uplatnění při rozlišení mutantních forem proteinů (např. u p53) nebo při jejich agregaci (α-synuklein v případě Parkinsonovy nemoci), popřípadě při studiu interakcí s nízkomolekulárními látkami či DNA. Díky zvýšenému zájmu o glykoproteiny se začínají objevovat elektrochemické práce zabývající se detekcí oligo-sacharidů a polysacharidů (tzv. glykanů, pokud jsou součástí bílkovin), a to pomocí elektroaktivních značek specifických pro sacharidy anebo konstrukcí lektinových bio­senzorů využívajících lektinů, které se silně váží právě na glykany. Elektrochemická analýza se tak jeví jako zajímavý nástroj v současném výzkumu na poli genomiky, proteomiky i glykomiky, včetně dia­gnostiky nádorových onemocnění.

Electrochemical analysis of nucleic acids, proteins and polysaccharides represents an interesting, although not widely spread alternative to current methods based predominantly on optical detection because it offers a relatively inexpensive, fast and instrumentally simple detection of parallel samples on miniaturized chips, ideal for personalized medicine of the 21st century. Nucleic acid electrochemistry enables, for example, detection of specific DNA sequences (for determination of genes or presence of bacteria and viruses, etc.), DNA damage analysis and interaction with other molecules, DNA methylation or detection of microRNAs as potential cancer bio­markers. In the electrochemistry of proteins, great emphasis is put on construction of immunosensors for captur­ing specific proteins (antigens) using antibodies, suitable for dia­gnostics. From a bio­physical point of view, intrinsic electrocatalytic signal of proteins sensitive to conformational changes could be useful in discrimination of mutant proteins (e. g. p53), native and aggregated forms (α-synuclein in Parkinson‘s disease) or for studies of protein interactions with low molecular‑weight ligands and DNA. Due to an increased interest of scientists in glycoproteins, new electrochemical papers emerged aiming at detection of oligosaccharides and polysaccharides (i.e. glycans, when part of the protein). These assays employ for instance electroactive labels specific for saccharides or lectin bio­sensors using lectins which strongly bind glycans. Electrochemical analysis thus appears as an interesting tool in current genomics, proteomics and glycomics, as well as for cancer dia­gnostics. Key words: electrochemistry – electrodes – nucleic acid hybridization – DNA sensors – electrocatalysis – biological ­markers This work was supported by the Czech Science Foundation projects No. P301/11/2055 (to EP) and 14-24931P (to MB), by the European Regional Development Fund and the State Budget of the Czech Republic (RECAMO, CZ.1.05/2.1.00/03.0101) and by MH CZ – DRO (MMCI, 00209805). The authors declare they have no potential conflicts of interest concerning drugs, products, or services used in the study. The Editorial Board declares that the manuscript met the ICMJE “uniform requirements” for biomedical papers. Submitted: 15. 1. 2014 Accepted: 27. 2. 2014

Regionální centrum aplikované molekulární onkologie Masarykův onkologický ústav Brno 2 Biofyzikální ústav AV ČR v v i Brno

Electrochemical analysis of nucleic acids, proteins and polysaccharides in biomedicine

000      

00000naa a2200000 a 4500

001      

bmc14062238

003      

CZ-PrNML

005      

20160426111348.0

007      

ta

008      

140623s2014 xr ad f 000 0|cze||

009      

AR

040    __

$a ABA008 $b cze $d ABA008 $e AACR2

041    0_

$a cze $b eng

044    __

$a xr

100    1_

$a Bartošík, Martin $7 xx0224089 $u Regionální centrum aplikované molekulární onkologie, Masarykův onkologický ústav, Brno 2 Biofyzikální ústav AV ČR, v.v.i., Brno

245    10

$a Elektrochemická analýza nukleových kyselin, bílkovin a polysacharidů v biomedicíně / $c Bartošík M., Paleček E., Vojtěšek B.

246    31

$a Electrochemical analysis of nucleic acids, proteins and polysaccharides in biomedicine

520    3_

$a Elektrochemická analýza nukleových kyselin, bílkovin i polysacharidů představuje zajímavou, i když zatím méně používanou alternativu ve srovnání se stávajícími metodami založenými zejména na optické detekci. Nabízí totiž relativně levnou, rychlou a přístrojově nenáročnou možnost paralelní detekce na miniaturizovaných čipech, ideální pro personalizovanou medicínu 21. století. Elektrochemie nukleových kyselin umožňuje např. detekci konkrétních sekvencí DNA (pro určení genů, stanovení přítomnosti bakterií a virů, atd.), analýzu poškození DNA a interakcí s jinými molekulami, DNA metylaci, nebo detekci mikroRNA jako nádorových bio­markerů. V elektrochemii bílkovin je v současnosti kladen důraz zejména na konstrukci tzv. imunosenzorů schopných detekce konkrétních proteinů (antigenů) pomocí jejich vazby na protilátku, s potenciálem pro dia­gnostiku. Z bio­fyzikálního hlediska je zajímavý vlastní elektrokatalytický signál bílkovin citlivý k jejich konformačním změnám, který by mohl nalézt uplatnění při rozlišení mutantních forem proteinů (např. u p53) nebo při jejich agregaci (α-synuklein v případě Parkinsonovy nemoci), popřípadě při studiu interakcí s nízkomolekulárními látkami či DNA. Díky zvýšenému zájmu o glykoproteiny se začínají objevovat elektrochemické práce zabývající se detekcí oligo-sacharidů a polysacharidů (tzv. glykanů, pokud jsou součástí bílkovin), a to pomocí elektroaktivních značek specifických pro sacharidy anebo konstrukcí lektinových bio­senzorů využívajících lektinů, které se silně váží právě na glykany. Elektrochemická analýza se tak jeví jako zajímavý nástroj v současném výzkumu na poli genomiky, proteomiky i glykomiky, včetně dia­gnostiky nádorových onemocnění.

520    9_

$a Electrochemical analysis of nucleic acids, proteins and polysaccharides represents an interesting, although not widely spread alternative to current methods based predominantly on optical detection because it offers a relatively inexpensive, fast and instrumentally simple detection of parallel samples on miniaturized chips, ideal for personalized medicine of the 21st century. Nucleic acid electrochemistry enables, for example, detection of specific DNA sequences (for determination of genes or presence of bacteria and viruses, etc.), DNA damage analysis and interaction with other molecules, DNA methylation or detection of microRNAs as potential cancer bio­markers. In the electrochemistry of proteins, great emphasis is put on construction of immunosensors for captur­ing specific proteins (antigens) using antibodies, suitable for dia­gnostics. From a bio­physical point of view, intrinsic electrocatalytic signal of proteins sensitive to conformational changes could be useful in discrimination of mutant proteins (e. g. p53), native and aggregated forms (α-synuclein in Parkinson‘s disease) or for studies of protein interactions with low molecular‑weight ligands and DNA. Due to an increased interest of scientists in glycoproteins, new electrochemical papers emerged aiming at detection of oligosaccharides and polysaccharides (i.e. glycans, when part of the protein). These assays employ for instance electroactive labels specific for saccharides or lectin bio­sensors using lectins which strongly bind glycans. Electrochemical analysis thus appears as an interesting tool in current genomics, proteomics and glycomics, as well as for cancer dia­gnostics. Key words: electrochemistry – electrodes – nucleic acid hybridization – DNA sensors – electrocatalysis – biological ­markers This work was supported by the Czech Science Foundation projects No. P301/11/2055 (to EP) and 14-24931P (to MB), by the European Regional Development Fund and the State Budget of the Czech Republic (RECAMO, CZ.1.05/2.1.00/03.0101) and by MH CZ – DRO (MMCI, 00209805). The authors declare they have no potential conflicts of interest concerning drugs, products, or services used in the study. The Editorial Board declares that the manuscript met the ICMJE “uniform requirements” for biomedical papers. Submitted: 15. 1. 2014 Accepted: 27. 2. 2014

650    _2

$a lidé $7 D006801

650    12

$a elektrochemické techniky $x dějiny $x metody $x trendy $7 D055664

650    _2

$a biomedicínský výzkum $7 D035843

650    _2

$a nádorové biomarkery $x analýza $7 D014408

650    _2

$a hybridizace nukleových kyselin $7 D009693

650    12

$a proteiny $x analýza $7 D011506

650    12

$a nukleové kyseliny $x analýza $7 D009696

650    12

$a polysacharidy $x analýza $7 D011134

650    _2

$a elektrochemie $7 D004563

653    00

$a elektrokatalýza

653    00

$a DNA senzory

655    _2

$a práce podpořená grantem $7 D013485

700    1_

$a Paleček, Emil, $d 1930-2018 $7 jk01091562 $u Regionální centrum aplikované molekulární onkologie, Masarykův onkologický ústav, Brno 2 Biofyzikální ústav AV ČR, v.v.i., Brno

700    1_

$a Vojtěšek, Bořivoj, $d 1960- $7 xx0001694 $u Regionální centrum aplikované molekulární onkologie, Masarykův onkologický ústav, Brno 2 Biofyzikální ústav AV ČR, v.v.i., Brno

773    0_

$w MED00011030 $t Klinická onkologie $x 0862-495X $g Roč. 27, Supplementum 1 (2014), s. S53-S60

773    0_

$t Postupy a metody v aplikované molekulární onkologii $g (2014), s. S53-S60 $w MED00188581

856    41

$u https://www.prolekare.cz/casopisy/klinicka-onkologie/2014-supplementum/elektrochemicka-analyza-nukleovych-kyselin-bilkovin-a-polysacharidu-v-biomedicine-48851 $y plný text volně dostupný

910    __

$a ABA008 $b B 1665 $c 656 $y 4 $z 0

990    __

$a 20140623 $b ABA008

991    __

$a 20160426111441 $b ABA008

999    __

$a ok $b bmc $g 1030046 $s 860901

BAS    __

$a 3

BAS    __

$a PreBMC

BMC    __

$a 2014 $b 27 $c Supplementum 1 $d S53-S60 $i 0862-495X $m Klinická onkologie $x MED00011030 $y 74363

BMC    __

$a 2014 $d S53-S60 $m Postupy a metody v aplikované molekulární onkologii $x MED00188581

LZP    __

$c NLK188 $d 20140710 $b NLK118 $a Meditorial-20140623