日本科学家首次合成人工纳米孔，其可感知DNA和蛋白质

日本有研究人员创造了第一个自下而上设计的肽，由氨基酸链组成，可以形成人工纳米孔，以识别并实现对脂质膜中的遗传物质进行单分子排序。

生物纳米孔通常是由成孔蛋白制成的通道，可以检测特定分子，但这种天然通道难以识别，限制了在低成本、快速DNA测序、小分子检测等方面的应用。

日本东京农业技术大学（TUAT）教授Ryuji Kawano表示，纳米孔传感是一种无标签、单分子检测的强大工具。这是第一次使用从头设计的纳米孔对DNA和多肽进行感应。

研究人员表示，从头设计的纳米孔是“从头开始”构建的，具有模仿天然蛋白质及其检测特定蛋白质能力的潜力。至关重要的是，它们还可以被设计成能够检测更广泛分子范围的人工分子机器——这可能有助于阐明目标蛋白结构和功能之间的联系。

研究者说道，蛋白质的折叠结构由它们的线性多肽序列决定，并产生特定的蛋白质功能。独特的一级结构是结构进化的结果，例如随着时间的推移，氨基酸残基的突变和选择。而揭示这种初级信息与蛋白质结构之间的关系是科学的最终目标之一。

为了开发能够更好地检测和识别实际应用分子的大型合成纳米孔，团队设计了一种名为SV28的肽。肽的两条氨基酸臂以锐角弯曲，末端带有特定电荷，通过施加电压可以精确控制发夹形肽的方向。该肽可以组装形成大小从1.7到6.3纳米不等的纳米孔结构，适用于检测DNA分子。

研究人员还通过添加一种突变来修改SV28，该突变导致肽结构以特定方式弯曲和扭曲。由此产生的肽形成了每个1.7纳米的均匀分散孔，能够检测单个多肽链或蛋白质的一半。

这一成果可用于促进对蛋白质结构和功能之间关系的理解。

接下来，该团队计划设计各种肽和蛋白质，来构建不同类型的纳米孔，以帮助进行肽测序、作为分子机器人进行操作等等。

题为De novo design of a nanopore for single-molecule detection that incorporates a β-hairpin peptide的相关研究论文发表在《自然-纳米技术》上。

前瞻经济学人APP资讯组

论文原文：

https://www.nature.com/articles/s41565-021-01008-w