《将蛋白酶活性转化为DNA输出用于开发智能生物传感器》

  • 来源专题:纳米科技
  • 编译者: 郭文姣
  • 发布时间:2019-02-27
  • DNA可以通过基于序列的重组来处理信息,但通常不能从大多数生物过程中接收输入信息并将其翻译成DNA兼容的语言。将DNA与响应生物事件的底物耦合可以解决这一限制。一个包含嵌合肽- DNA底物的双组分传感器在这里被评估为蛋白酶- to - DNA信号转换器,它通过区分不同输入蛋白酶的DNA门来转导蛋白酶活性。受体染料标记肽‐dna被组装到半导体量子点(QD)供体上作为输入门。胰蛋白酶或胰凝乳酶的加入,可切割其同源肽序列,改变Forster共振能量转移(FRET)与QD的效率,释放与四面体输出门相互作用的DNA输出。下游的输出栅极重排导致一种新的受体染料的荧光增感。通过对组件组装的表征和单个步骤的优化,确认了传感器区分这两种蛋白酶的能力,以及交叉交流潜力最大的关节相互作用的影响。处理多比特信息的感知结果提供了更多的信心,而不是依赖于一个单一的变化,特别是对不同目标之间的区别。将其他底物与反应类似的DNA结合可以帮助靶向其他类型的酶。

    ——文章发布于2019年2月25日

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    • 来源专题:纳米科技
    • 编译者:郭文姣
    • 发布时间:2019-10-30
    • 某些类型的细菌具有向其他细胞打孔并杀死它们的能力。他们通过释放被称为“成孔毒素”(PFT)的特殊蛋白质来实现此目的,该蛋白质锁存在细胞膜上并形成穿过细胞的管状通道。跨膜的这个孔(结构?)称为孔。通过多个PFT刺穿,目标细胞自毁。 但是,除细菌感染外,PFT引起了人们的极大兴趣。它们形成的纳米级孔用于“感测”生物分子:生物分子,例如生物分子。 DNA或RNA像电压所控制的绳子一样穿过纳米孔,其单个成分(例如DNA中的核酸)发出可以被读出的独特电信号。实际上,纳米孔感测已经作为DNA或RNA测序的主要工具投放市场。 EPFL的Matteo Dal Peraro领导的科学家在Nature Communications上发表的文章研究了另一种主要的PFT,该PFT可有效地用于更复杂的传感,例如蛋白质测序。毒素是气溶素,由嗜水气单胞菌细菌产生,是在许多生物中发现的PFT主要家族的“创始成员”。 溶血素的主要优点之一是它形成的孔非常狭窄,可以分辨出比其他毒素要高得多的分子。先前的研究表明,气溶素可用于“感知”几种生物分子,但几乎没有关于气溶素的结构与其分子感测能力之间关系的研究。 研究人员首先使用气溶素的结构模型通过计算机模拟研究其结构。气溶素是一种蛋白质,由氨基酸组成,该模型帮助科学家们了解了这些氨基酸通常如何影响气溶素的功能。 一旦了解了这种关系,研究人员便开始从战略上改变计算机模型中的不同氨基酸。然后,该模型预测了每种变化对溶血素的整体功能的可能影响。 在计算过程结束时,这项工作的主要作者Chan Cao博士制作了16个经过基因工程改造的“突变”气溶胶蛋白孔,将其嵌入脂质双层中以模拟它们在细胞膜中的位置,并进行了各种测量(单通道记录和分子易位实验),以了解如何在分子水平上调节气溶素孔的离子电导率,离子选择性和易位特性。 通过这种方法,研究人员终于找到了驱动溶血素的结构与功能之间关系的因素:溶血素的帽。溶血素的孔不仅是穿过膜的管,而且还具有帽状结构,可以吸引并束缚目标分子并通过孔的通道“拉动”它。研究发现,决定这一关系的是该帽区域的静电。 Dal Peraro说:“通过了解溶菌素孔的结构如何与其功能联系的细节,我们现在可以设计出用于各种传感应用的定制孔。” “这些将为测序DNA,蛋白质及其翻译后修饰的生物分子开辟新的,未开发的机会,并有望在基因测序和诊断用生物标志物检测中应用。”科学家已经为基因工程化的溶菌素孔的测序和表征申请了专利。 ——文章发布于2019年10月29日
  • 《美国诺奖团队开发用于小分子的蛋白质传感器》

    • 来源专题:先进材料
    • 编译者:李丹
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    • 转自全球技术地图 据phys网3月12日消息,美国华盛顿大学大卫·贝克团队利用AI开发出用于感应小分子蛋白质的传感器。该团队采用模块化设计策略,使蛋白质能与小分子结合并发出信号,可用于监测肝病、癌症等疾病相关小分子。该进展有望实现快速家庭检测,并拓展至环境毒素检测等领域,为健康监测和环境保护提供新工具。相关科研成果发表于《科学》期刊。