Pore-forming toxins detect long strands of DNA — ABC Chemicals

Литиевый электролит помогает аэролизину преодолеть электростатическое препятствие для обнаружения ssDNA длиннее 100 нуклеотидов

Pore-forming toxins detect long strands of DNA - ABC Chemicals

Ученые в Китае впервые использовали нанопоры, полученные из бактерий, для эффективного улавливания и обнаружения одноцепочечной ДНК длиной более 100 нуклеотидов.

«Природа предоставляет нам самый разумный способ для захвата и ощущения отдельных молекул», — объясняет Йи-Лун Ин из Шанхайского Восточно-Китайского университета науки и технологии, который возглавлял команду, разработавшую улучшенную стратегию ДНК-сенсоринга на основе нанопор. «Этот крошечный интерфейс может ограничивать электрохимические эффекты, квантовые эффекты и магнетизм, которые могут открыть универсальные возможности для наблюдения за миром с точки зрения одной молекулы».

Промышленность уже использует порообразующие токсины, такие как стафилококковый гемолизин, который атакует клетки крови, для секвенирования небольших цепей ДНК. Процесс работает, пропуская ионный ток через нанопоры и идентифицируя биологические молекулы, перемещающиеся через нанопоры, основываясь на том, как эти молекулы изменяют ток.

Аэролизин, другой токсин, полученный из бактерий, разрушает эукариотические клетки. Он также обладает выдающейся способностью блокировать ионные токи, когда химические структуры перемещаются через его внутренний канал. По сравнению с гемолизином аэролизин обладает рядом преимуществ, таких как более высокое разрешение по току и более надежная сенсорная система. В предыдущих исследованиях, однако, ДНК изо всех сил пытались пройти от одной стороны поры аэролизина к другой.

«В настоящее время основным препятствием для аэролизина является его короткая чувствительность к ДНК», — объясняет Ин. Аэролизин захватывает ssDNA с очень низкой скоростью по сравнению с другими биологическими нанопорами и может обнаруживать только очень короткие олигонуклеотиды (<10 нуклеотидов). Это ограничение объясняется главным образом отрицательно заряженной нанопорой аэролизина, препятствующей проникновению отрицательно заряженной ДНК.

Теперь Ин и его коллеги преодолели это препятствие, используя литиевый электролит (LiCl) вместо обычно используемого калиевого электролита для нейтрализации поверхности нанопор. Это позволяет ДНК, особенно длинным олигонуклеотидам (<102 нуклеотидов), проходить один за другим через поры в липидном бислойе аэролизина. Результатом стало увеличение скорости захвата ДНК в 10 раз, после чего исследователи определили характеристики одной молекулы каждой молекулы в результате текущей блокады.

Фан Ся, который изучает биомолекулярные чувствительные нанопоры в Китайском университете наук о Земле в Ухани, говорит, что способность захватывать длинные молекулы ДНК, приближенные к размеру реалистичных образцов ДНК, найдет применение в реальном мире. «Чем длиннее обнаруживаемая одиночная цепь, тем проще предварительная обработка, необходимая для фактического образца ДНК».

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *