【原】南京大学黄硕&陈洪渊院士Angew.：一种纳米孔糖传感器！

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研究内容

多种形式的糖类在细胞活动中发挥着关键作用。然而，糖的结构是极其复杂和相似的，为直接鉴定和检测设置了技术挑战。纳米孔是新兴的单分子工具，对分析物之间的微小结构差异敏感可用于识别糖类。

南京大学黄硕教授课题组制备了一种含苯硼酸(PBA)的异八聚体耻垢分枝杆菌膜蛋白A(MspA)纳米孔，能够清晰地识别出9种单糖类型，包括D-果糖、D-半乳糖、D-甘露糖、D-葡萄糖、L-山梨糖、D-核糖、D-木糖、l-鼠李糖和N-乙酰-D-半乳糖胺，其准确率达到了0.96。相关工作以“A Nanopore-Based Saccharide Sensor”为题发表在Angewandte Chemie International Edition上。

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研究要点

要点1. 作者使用PBA连接的异核异构MspA直接识别9种单糖。通过在糖传感过程中产生较大的振幅和丰富的特征，MspA在单分子糖识别方面表现出了优越的性能。糖类外异构体之间的细微结构差异也可以区分出来。

要点2. 根据实验和理论评价，MspA的锥形腔几何结构对这种优越的分辨率贡献最大。此外，MspA在糖类鉴定上具有结构优势。为了辅助事件的自动分类，开发了一种机器学习算法，将提取的事件特征输入到基于机器学习的分类器中，准确率为0.96。一些特定的糖类，如GalNAc，甚至报告了0.99分的准确性。

要点3. 这种传感策略原则上适用于其他类型的单糖、糖衍生物、糖药物或小的低聚糖，只要分析物能与PBA相互作用，并适合孔隙收缩的大小。

这种传感策略普遍适用于其他类型的糖，可能为纳米孔糖测序带来新的见解。

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研究图文

图1. 一种PBA修饰的MspA糖传感材料的制备。

图2. D-果糖、D-半乳糖、D-甘露糖和D-葡萄糖的单分子鉴定。按照方法中描述的方法进行测量，在1.5 M KCl, 10 mM MOPS, pH 7.0缓冲液中，在cis中分别加入不同的糖类以达到期望的最终浓度。

图3. 利用机器学习判别五种单糖。

图4. D-核糖、D-木糖、l-鼠李糖和N-乙酰- D-半乳糖胺的单分子鉴定。按照方法中描述的方法进行测量，在1.5 M KCl, 10 mM MOPS, pH 7.0缓冲液中，在cis中分别加入不同的糖类以达到期望的最终浓度。

图5. 九种单糖的机器学习鉴别。

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文献详情

A Nanopore-Based Saccharide Sensor

Shanyu Zhang, Zhenyuan Cao, Pingping Fan, Yuqin Wang, Wendong Jia, Liying Wang, Kefan Wang, Yao Liu, Xiaoyu Du, Chengzhen Hu, Panke Zhang, Hong-Yuan Chen, Shuo Huang*

Angew. Chem. Int. Ed.

DOI: 10.1002/anie.202203769