首次通过从头设计的纳米孔感应DNA和蛋白质

的研究人员设计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，以识别和实现脂质膜中遗传物质的单分子分选。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，限制了其在低成本、快速DNA测序、小分子检测等方面的应用。

“纳米孔传感是一种强大的无标记单分子检测工具，”通讯作者、东京农业科技大学(TUAT)教授RyujiKawano说。“这是第一次使用从头设计的纳米孔检测DNA和多肽。”

他们于11月22日在NatureNanotechnology上发表了他们的发现。

Kawano表示，从头设计的纳米孔是“从头开始”构建的，并且有可能模拟天然蛋白质及其检测特定蛋白质的能力。至关重要的是，Kawano说，它们还可以被设计成人工分子机器，能够检测更广泛的分子——这可能有助于阐明目标蛋白质的结构和功能之间的联系。

“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，”川野说，并指出所有蛋白质都具有独特的结构和大小。“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。揭示这种一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，Kawano和团队设计了一种名为SV28的肽。两条氨基酸臂以锐角弯曲，末端带有特定电荷，可以通过施加电压精确控制发夹形肽的方向。该肽可组装形成大小为1.7至6.3纳米的纳米孔结构，适用于检测DNA分子。

研究人员还通过添加导致肽结构以特定方式弯曲和扭曲的突变来修改SV28。由此产生的肽形成均匀分散的孔，每个孔为1.7纳米，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。

在接下来的步骤中，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，以帮助肽测序、作为分子机器人进行操作等。