膝沟藻毒素1/4(GTX 1/4)是麻痹性贝类毒素中最具有代表性的神经毒素之一。该毒素主要由海洋藻类产生,通过水生食物链在鱼类或贝类体内蓄积。人类误食染毒的海产品后常引起麻痹性贝类中毒,主要表现为肌肉麻痹、头痛恶心、运动障碍、呼吸困难等中毒症状,甚至窒息死亡。其毒性主要是由于GTX 1/4能够选择性抑制神经细胞表面的Na+通道,导致神经系统传输障碍,进而造成神经性中毒。目前,常用的海洋生物毒素检测方法主要包括小鼠生物学法、液相色谱法和免疫分析法等,而这些检测方法由于耗时长、灵敏度低、稳定性差等问题,已无法满足该毒素快速检测的需求。因此亟需发展一种灵敏,特异的检测新方法用于海洋神经毒素GTX 1/4的快速定量分析。核酸适配体作为一种新型的分子识别元件,通过与生物传感器平台相结合,已经发展出多种新颖的检测方法,并在分析诊断,食品安全等领域得到广泛应用。本研究中利用两种不同的SELEX技术(GO-SELEX,MB-SELEX)筛选获得与海洋神经毒素GTX 1/4特异性结合的高亲和力适配体。在筛选过程中,我们发现GO-SELEX作为一种先进的适配体筛选技术,与传统的MB-SELEX相比,具有显著的优势,为小分子核酸适配体的发展提供了一种简单、快速、免固化的新方法。此外,基于mfold软件的预测,我们对GTX 1/4适配体进行了截短优化,获得其核心序列GO18-T-d,且亲和力显著提高(Kd=17.7 nM),这表明该方法可以用于核酸适配体结构与功能之间关系的研究及适配体筛选后的优化。为了进一步研究适配体GO18-T-d与靶分子GTX1/4的结合机制,我们设计了一系列的分子模拟、对接和分子动力学模拟实验。研究结果表明,适配体GO18-T-d能够形成一个高稳定的反平行型G-四联体结构,而GTX1/4本身结构恰好与G-四联体结构顶端的小沟相契合,稳定了两者之间的结合,从而表现出高亲和力和高特异性的结合活性。生物膜干涉(BLI)技术是一种高灵敏、免标记、可实时监测的传感器平台,通过与适配体联用构建新的检测方法,具有良好的应用前景。因此,本研究以高亲和力的适配体GO18-T-d作为识别分子,与BLI技术联用,成功构建一种灵敏、特异的适配体传感器,用于GTX 1/4的快速检测。该传感器显示出较宽的检测范围(0.2~200ng/mL),良好的线性关系(0.2~90 ng/mL)和较低的检测限(50 pg/mL),且与GTX1/4类似物GTX 2/3,STX及neo STX无交叉反应。同时,该适配体传感器在实际样品检测应用中具有较高的回收率(86.70~101.29%)和较低的变异系数(0.35~6.19%)。因此,本研究中所建立的适配体传感器具有灵敏度高、特异性强、稳定性好和免固化等优势。我们相信,这种先进的BLI适配体传感器可取代传统的分析方法,用于海洋生物毒素GTX 1/4的快速检测分析和现场实时监控。