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近日，華東理工大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)在蛋白納米孔道結(jié)構(gòu)的靈敏位點(diǎn)研究方面取得突破性進(jìn)展，以“Mapping the sensing spots of aerolysin for single oligonucleotides analysis”為題發(fā)表在了《Nature Communications》雜志上，論文鏈接：http://www.nature.com/articles/s41467-018-05108-5。

自2016年龍億濤科研團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)并證實(shí)蛋白納米通道Aerolysin在單分子核酸檢測(cè)上展現(xiàn)出高分辨能力以來，已被多個(gè)課題組推廣應(yīng)用于單個(gè)生物分子檢測(cè)研究。然而其對(duì)單個(gè)堿基高靈敏識(shí)別的原理尚未被闡明。在缺少Aerolysin高分辨結(jié)構(gòu)的情況下，課題組經(jīng)過三年努力，通過巧妙設(shè)計(jì)DNA分子序列并結(jié)合分子動(dòng)力學(xué)模擬成功解析了Aerolysin對(duì)于核酸檢測(cè)的靈敏位點(diǎn)。

該研究工作通過設(shè)計(jì)不同長度的寡聚核苷酸精準(zhǔn)測(cè)量了Aerolysin的通道長度，并通過生物素-鏈霉親和素綁定體系確認(rèn)了寡聚核苷酸在進(jìn)孔方向上的信號(hào)；進(jìn)而，基于在不同位置堿基缺失的寡聚核苷酸鏈的細(xì)節(jié)差異，確定了Aerolysin孔道中對(duì)寡聚核苷酸檢測(cè)的兩個(gè)靈敏位點(diǎn)，它們分別是220位的精氨酸和238位的賴氨酸，特別是靠近孔口的220位點(diǎn)對(duì)于核酸檢測(cè)極高的靈敏性。正是這些靈敏點(diǎn)的關(guān)鍵作用使得Aerolysin能夠在混合體系中實(shí)現(xiàn)對(duì)四種堿基及甲基化胞嘧啶、氧化鳥嘌呤等損傷堿基的識(shí)別。隨后的分子動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)一步證實(shí)了220位點(diǎn)與238位點(diǎn)在尺寸上起到的關(guān)鍵作用。以上研究提高了對(duì)Aerolysin孔道靈敏點(diǎn)的位阻效應(yīng)以及寡聚核苷酸與孔內(nèi)氨基酸的弱相互作用的認(rèn)識(shí)，為設(shè)計(jì)功能化Aerolysin納米孔道提供了指導(dǎo)，以實(shí)現(xiàn)多種DNA損傷的同時(shí)檢測(cè)、microRNA的精準(zhǔn)分析，以及在多肽分子動(dòng)態(tài)構(gòu)象分析，蛋白質(zhì)測(cè)序等方面的應(yīng)用。

本工作由龍億濤課題組研究生曹嬋、李孟寅、王雅倩通過三年的努力設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并獲得了實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在Aerolysin結(jié)構(gòu)學(xué)專家瑞士EPFL Matteo Dal Peraro教授的指導(dǎo)下搭建了Aerolysin孔道分子動(dòng)力學(xué)模型，并得到了田禾院士大力支持和細(xì)心指導(dǎo)。該研究工作獲得國家自然科學(xué)基金委創(chuàng)新研究群體、重大科研儀器研制專項(xiàng)，高等學(xué)校學(xué)科創(chuàng)新引智計(jì)劃的資助。