我国学者在纳米孔道多肽测序及酶串扰效应上取得进展

图 纳米孔道单分子检测及肾素-血管紧张素系统酶串扰效应示意图

　　在国家自然科学基金项目（批准号：22027806、21834001）资助下，南京大学龙亿涛教授团队基于精准设计的生物纳米孔道单分子界面、单分子多肽测序方法、自主研发的微弱电流测量系统及单分子快速定量方法，建立了复杂体系分子时序变化研究新技术，开展了肾素-血管紧张素系统串扰研究，揭示了新冠病毒对该串扰体系的干扰。研究成果以“蛋白质纳米孔道识别多肽单氨基酸差异以揭示肾素-血管紧张素系统串扰效应（Protein nanopore reveals the renin-angiotensin system crosstalk withsingle-amino-acid resolution）”为题，于2023年2月21日发表在《自然•化学》（Nature Chemistry）上。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41557-023-01139-8。

　　肾素-血管紧张素系统（Renin-Angiotensin System，RAS）通过多种酶（如血管紧张素转化酶ACE和ACE2）介导的系列单氨基酸差异的血管紧张素多肽（Ang）转化网络，维持了人体的血压及电解质平衡。RAS失调直接导致高血压，进一步引发心脑血管疾病，是目前全球造成死亡人数最多的疾病之一。近年来，研究表明RAS的两条效应轴，传统的ACE/AngII/ATR轴和新发现的ACE2/Ang 1-7/MAS轴，在血压调节和免疫调节中显示了完全相反的功能。然而，揭示ACE和ACE2在两条轴中的串扰效应，需要克服多肽单氨基酸差异识别难、检测通量低和丰度动态范围小等单分子多肽测序方面的瓶颈，并发展针对Ang代谢物的分钟级半衰期的高效定量方法。

　　该研究团队利用无标记、高通量、非破坏性的生物纳米孔道单分子界面，构建了单分子水平的时序演化研究方法，定量研究了RAS中的串扰效应：ACE2选择性抑制ACE对AngI的剪切，而不影响ACE对其他Ang（如Ang 1-9，Ang 1-7等）的转化活性。该抑制效应在不同酶浓度比例的情况下均存在。进一步评估了新冠病毒SARS-CoV-2刺突蛋白SP对该串扰系统的干扰，结果表明，SARS-CoV-2 SP能够显著降低ACE2对ACE的选择性抑制，同时增加ACE介导的AngII的生成量与积累量，而其Delta变体能够将AngII的生成与积累量分别提升了3倍与4倍。

　　该研究提供了从单分子层面研究复杂体系多种靶标时序动态演化的新方法，可广泛应用于揭示多个酶反应、生物系统间的“本征”串扰效应。