龙亿涛Nature Communications 报道化学院在蛋白纳米孔道灵敏位点的研究成果

shiziwo

近日，华东理工大学科研团队在蛋白纳米孔道结构的灵敏位点研究方面取得突破性进展，以 “Mapping the sensing spots of aerolysin for single oligonucleotides analysis”为题发表在了Nature Communications杂志上，论文链接：http://www.nature.com/articles/s41467-018-05108-5。
    自2016年龙亿涛科研团队发现并证实蛋白纳米通道Aerolysin在单分子核酸检测上展现出高分辨能力以来，已被多个课题组推广应用于单个生物分子检测研究。然而其对单个碱基高灵敏识别的原理尚未被阐明。在缺少Aerolysin高分辨结构的情况下，课题组经过三年努力，通过巧妙设计DNA分子序列并结合分子动力学模拟成功解析了Aerolysin对于核酸检测的灵敏位点。
    该研究工作通过设计不同长度的寡聚核苷酸精准测量了Aerolysin的通道长度，并通过生物素-链霉亲和素绑定体系确认了寡聚核苷酸在进孔方向上的信号；进而，基于在不同位置碱基缺失的寡聚核苷酸链的细节差异，确定了Aerolysin孔道中对寡聚核苷酸检测的两个灵敏位点，它们分别是220位的精氨酸和238位的赖氨酸，特别是靠近孔口的220位点对于核酸检测极高的灵敏性。正是这些灵敏点的关键作用使得Aerolysin能够在混合体系中实现对四种碱基及甲基化胞嘧啶、氧化鸟嘌呤等损伤碱基的识别。随后的分子动力学模型进一步证实了220位点与238位点在尺寸上起到的关键作用。以上研究提高了对Aerolysin孔道灵敏点的位阻效应以及寡聚核苷酸与孔内氨基酸的弱相互作用的认识，为设计功能化Aerolysin纳米孔道提供了指导，以实现多种DNA损伤的同时检测、microRNA的精准分析，以及在多肽分子动态构象分析，蛋白质测序等方面的应用。

    本工作由龙亿涛课题组研究生曹婵、李孟寅、王雅倩通过三年的努力设计实验并获得了实验结果，在Aerolysin结构学专家瑞士EPFL Matteo Dal Peraro教授的指导下搭建了Aerolysin孔道分子动力学模型，并得到了田禾院士大力支持和细心指导。该研究工作获得国家自然科学基金委创新研究群体、重大科研仪器研制专项，高等学校学科创新引智计划的资助。