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      毒素形成的納米孔或納米孔可用于感知生物分子
      
			
      
				2019-11-03 15:11:32
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      某些類型的細(xì)菌通過釋放稱為“成孔毒素”(PFT)的蛋白質(zhì)來殺死其他細(xì)胞，這些蛋白質(zhì)會(huì)在細(xì)胞膜上形成孔。PFT與細(xì)胞膜結(jié)合并鉆入，形成管狀通道或孔。一旦這些毒素在細(xì)胞膜上刺破了足夠的孔，靶細(xì)胞就會(huì)自我破壞。
      

      毒素形成的納米孔或納米孔可用于感知生物分子
      

      但是，PFTs引起了細(xì)菌感染以外許多領(lǐng)域科學(xué)家的興趣。毒素形成的納米孔或納米孔可用于“感知”生物分子。生物分子(例如DNA或RNA)穿過孔，其成分(例如DNA中的核酸)發(fā)出不同的電信號(hào)，研究人員可以檢測到。
      

      研究人員研究了一種稱為氣溶素的主要PFT
      

      正如《自然通訊》雜志報(bào)道的那樣，洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院的Matteo Dal Peraro領(lǐng)導(dǎo)的一組研究人員研究了一種關(guān)鍵的PFT，稱為氣溶素，可以實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的測序，例如蛋白質(zhì)測序。
      

      由幽門螺桿菌產(chǎn)生的嗜水，氣溶素是植物功能型的一大家族，是在廣泛的生物體中發(fā)現(xiàn)的主要成員。氣溶素毒素的主要優(yōu)勢在于，與其他PFT相比，它產(chǎn)生的孔非常狹窄，可以以更高的分辨率區(qū)分分子。
      

      研究人員之前已經(jīng)證明，溶血素可以用于感測許多生物分子，但是很少有研究探索毒素的結(jié)構(gòu)與其感測能力之間的關(guān)系。
      

      創(chuàng)建蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的計(jì)算模型
      

      為了進(jìn)行調(diào)查，研究小組使用計(jì)算機(jī)創(chuàng)建了溶血素的結(jié)構(gòu)模型，以幫助他們了解其氨基酸如何影響蛋白質(zhì)的整體功能。
      

      一旦他們對(duì)這種關(guān)系有了基本的了解，研究人員便開始改變計(jì)算模型中的各種氨基酸。然后，模型繼續(xù)預(yù)測這些變化對(duì)蛋白質(zhì)功能的潛在影響。
      

      接下來，該研究的主要作者Chan Cao對(duì)16個(gè)“突變”的氣溶素孔進(jìn)行了基因工程改造，這些孔被嵌入脂質(zhì)雙層中以模仿它們?cè)诩?xì)胞膜中的位置。
      

      然后進(jìn)行了各種測量，包括分子易位實(shí)驗(yàn)和單通道記錄，以研究孔的離子電導(dǎo)率，離子選擇性和易位特性的分子調(diào)控。
      

      他們發(fā)現(xiàn)了驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)和功能之間功能的原因
      

      這種方法最終揭示了驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)與功能之間關(guān)系的是蛋白質(zhì)的上限。
      

      孔不僅是跨膜管狀通道，而且還具有結(jié)合目標(biāo)分子并將其拉過通道的帽狀結(jié)構(gòu)。研究人員發(fā)現(xiàn)，此過程是由該帽區(qū)域的靜電決定的。
      

      該團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在將能夠?yàn)閭鞲袘?yīng)用設(shè)計(jì)定制的孔
      

      Peraro表示，通過了解溶菌素孔結(jié)構(gòu)與其功能之間的關(guān)系的細(xì)節(jié)，該團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在將能夠?yàn)楦鞣N傳感應(yīng)用設(shè)計(jì)定制的孔：
      

      這些將為測序生物分子(如DNA，蛋白質(zhì)及其翻譯后修飾)開辟新的，未開發(fā)的機(jī)會(huì)，并有望用于基因測序和診斷用生物標(biāo)志物檢測。”
      

      Peraro及其團(tuán)隊(duì)已經(jīng)為他們的工作序列和表征基因工程化的溶菌素孔申請(qǐng)了專利。
      
			

			
        
      
			
      
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