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南大團隊突破：精準制備異聚體納米孔道，實現單分子高效識別
2024年09月06日 15:57:15
來源：化工儀器網 作者：宋池 點擊量：9352
南京大學研究團隊創新“邊合成邊測量”策略，成功制備出精準可控的異聚體蛋白質納米孔道，實現單分子水平上對多肽異構體的高效識別，為生物大分子分析提供新工具。
【化工儀器網 項目成果】南京大學化學化工學院應佚倫教授團隊在國家自然科學基金項目的支持下，提出了一種創新的納米孔道單分子電化學“Synthesis by Sensing”(邊合成邊測量)策略，成功制備出具有高時空分辨能力的異聚體蛋白質孔道。這一突破性成果不僅提高了生物大分子單分子分析與測序的精度，也為蛋白質納米孔道傳感器的空間分辨能力帶來了顯著提升。
該團隊的研究重點在于設計和制備具有區域可控性的異聚體蛋白質孔道，以實現高靈敏的立體識別。這一領域的研究長期面臨化學計量比、區域選擇性和立體構象可控性的挑戰。為了克服這些難題，應佚倫教授團隊提出了一種新的制備策略，即在蛋白質反應型納米孔道內，通過高時間分辨的納米孔道電化學單分子測量技術，實時跟蹤修飾基團的共價反應進程，原位監測異聚體蛋白質納米孔道的合成過程。
通過結合外電場智能調控技術，研究人員在單分子水平上精準合成了化學計量比、區域及亞基立體構象可控的異聚體蛋白質納米孔道。這一過程中，研究人員利用納米孔道單分子化學反應測量技術獲得的反應路徑信息，指導并實現了異聚體蛋白質納米孔道的規模化制備。此外，他們還首次獲得了納米孔道單分子反應產物的冷凍電鏡直接證據，并解析了孔道內部異源亞基的高分辨結構。
最為引人注目的是，研究人員通過納米孔道單分子電化學測量和全原子分子動力學模擬，證明了該異聚體蛋白質納米孔道內可形成橫向非對稱親疏水立體識別域。這一特性使得孔道能夠在單分子水平上精準識別與定量測量系列多肽的對映異構體和非對應異構體，識別精度高達95%以上。
這項研究成果以“立體和區域結構明確的異聚體納米孔道合成及單分子傳感 (Single-Molecule Sensing inside Stereo- and Regio-Defined Hetero-Nanopores)”為題，于2024年8月20日在國際知名期刊《自然•納米技術》(Nature Nanotechnology)上發表。這一發現不僅為納米孔道技術在生物傳感領域的應用提供了新的可能性，也為未來相關領域的研究開辟了新的道路。
南京大學化學化工學院的這一研究成果，是納米科學領域的又一里程碑，展現了中國科研團隊在國際科研舞臺上的創新能力和影響力。隨著這一技術的進一步發展和應用，預計將為生物醫學診斷、藥物篩選和分子生物學研究等領域帶來革命性的變革。
素材來源：國家自然科學基金委員會
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