利用生物纳米孔实现复杂聚糖精准区分

近日，中国科学院上海药物研究所研究员高召兵、研究员文留青、副研究员夏冰清、研究员程曦等组成的联合交叉攻关团队，设计并构建了一种新型的工程化生物纳米孔，首次实现链长达到十糖的复杂聚糖电信号解析，并达到了单糖分辨率，并实现复杂聚糖分子异构体的区分。相关研究发表于《美国化学学会杂志》，并被选为封面文章。

图片来源于《美国化学学会杂志》

实现高效的糖结构鉴定和序列解析是开展糖类物质活性与功能研究的基础，也是推动糖科学快速发展的关键环节之一。前期工作中，联合攻关团队利用基因工程改造后的生物纳米孔描绘了糖官能团的电信号指纹图谱，将纳米孔在糖领域的研究从“糖检测”正式推进至“糖测序”阶段。

为进一步优化突变纳米孔α-溶血素（M113R）的检测灵敏度以及检测窗口，攻关团队对M113R进行新一轮的基因工程改造，在保留一级传感位点M113R的基础上，对多个二级位点进行了丙氨酸突变，筛选获得一种工程化纳米孔α-溶血素（M113R/T115A）。研究发现，M113R/T115A纳米孔对糖分子结构具备单糖分辨率，纳米孔对于寡糖的实际读长首次达到10。研究团队利用该纳米孔检测了具有不同糖苷键的寡糖异构体，实现了不同链长异构体的区分，并阐明了纳米孔高灵敏度鉴定复杂聚糖微小差异的分子机制。

相关论文信息：https://doi.org/10.1021/jacs.4c02081