Dual Signal Amplification Electrochemical Biosensor for Monitoring the Activity and Inhibition of the Alzheimer’s Related Protease β-Secretase

化学 检出限 碱性磷酸酶 基质(水族馆) 生物传感器 电化学 生物物理学 电极 生物化学 组合化学 色谱法 物理化学 生物 地质学 海洋学
作者
Fengli Qu,Minghui Yang,Avraham Rasooly
出处
期刊:Analytical Chemistry [American Chemical Society]
卷期号:88 (21): 10559-10565 被引量:74
标识
DOI:10.1021/acs.analchem.6b02659
摘要

The protease BACE1 (the β-site amyloid precursor protein cleaving enzyme 1) catalyzes the first step in the synthesis of β-amyloids (Aβ), peptides that accumulate in the brain in Alzheimer's disease (AD). Measurement of BACE1 activity is important for the development of BACE1 inhibitors to slow or stop AD. To measure BACE1 cleavage of the electrode-immobilized substrate peptide, we developed a redox-generating hydroxyapatite (HAP) probe which generates electrochemical current by reaction of the nanoparticle with molybdate (MoO42-). The probe combines alkaline phosphatase (ALP) for dual signal amplification and Aβ antibody to bind the probe to the immobilized peptide substrate on the surface of the electrode. We measured the activity of BACE1 at concentrations ranging from 0.25 to 100 U/mL. The use of the dual-signal HAP-ALP probe increased the signal by an order of magnitude compared to HAP-only probe, enabling detection limits as low as 0.1 U/mL. To measure the inhibition of BACE1 activity, the BACE1 inhibitor OM99-2 was added to 25 U/mL of BACE1 in concentrations ranging from 5 to 150 nM. The observed detection limit of inhibition is 10 nM of OM99-2. These results demonstrate the capabilities of this novel biosensor to measure BACE1 activity and inhibitors of BACE1 activity. To the best of our knowledge this is the first report that reaction of HAP nanoparticles with molybdate can generate electrochemical current. This dual signal amplification strategy can be extended to other electrochemical assays and adapted for wide applications.
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