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2019-11-01 10:33來(lái)源：生物谷

某些類型的細(xì)菌具有給其他細(xì)胞“打孔“并殺死它們的能力。他們通過(guò)釋放被稱為“成孔毒素”（PFT）的特殊蛋白質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)此目的，該蛋白質(zhì)錨定在細(xì)胞膜上并形成”管狀”通道，并最終導(dǎo)致細(xì)胞的“自我毀滅”。

除已知的“感染”細(xì)胞的能力外，PFT在其它方面的潛力也引起了人們的極大興趣。例如，它們形成的納米級(jí)孔可以用于“感測(cè)”DNA或RNA等生物分子。 DNA或RNA像被電壓所控制的繩子一樣穿過(guò)納米孔，其單個(gè)組成成分（例如DNA中的核酸）通過(guò)時(shí)可發(fā)出獨(dú)特電信號(hào)，進(jìn)而被讀取。實(shí)際上，納米孔感測(cè)已經(jīng)成為市場(chǎng)上DNA或RNA測(cè)序的主要工具。

最近，來(lái)自EPFL的Matteo Dal Peraro領(lǐng)導(dǎo)的科學(xué)家在《Nature Communications》上發(fā)表的文章研究了另一種主要的PFT——“aerolysin”， 由嗜水氣單胞菌細(xì)菌產(chǎn)生。該P(yáng)FT或許可以用于更復(fù)雜的傳感工作，例如蛋白質(zhì)測(cè)序。

   

aerolysin的主要優(yōu)點(diǎn)之一是它形成的孔非常狹窄，因此具有比其他毒素高得多的分辨率。然而，先前的研究雖然已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了aerolysin可用于“感知”生物分子，但幾乎沒(méi)有關(guān)于aerolysin的結(jié)構(gòu)與其分子感測(cè)能力之間關(guān)系的研究。

在這一研究中，研究人員首先使用aerolysin的結(jié)構(gòu)模型通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬研究其結(jié)構(gòu)。該模型幫助科學(xué)家們了解不同氨基酸分子如何影響aerolysin的功能。

一旦了解了這種關(guān)系，研究人員便開(kāi)始策略性地改變計(jì)算機(jī)模型中的不同氨基酸組成。然后預(yù)測(cè)每種變化對(duì)aerolysin的整體功能的影響。

通過(guò)這種方法，研究人員找到了aerolysin的結(jié)構(gòu)與功能之間關(guān)系的因素：aerolysin的帽狀結(jié)構(gòu)。溶血素的孔不僅包括一個(gè)穿過(guò)膜的管，而且還具有帽狀結(jié)構(gòu)，該區(qū)域的靜電力可以吸引并束縛目標(biāo)分子。

Dal Peraro說(shuō)：“通過(guò)了解溶菌素孔的結(jié)構(gòu)如何與其功能聯(lián)系的細(xì)節(jié)，我們現(xiàn)在可以設(shè)計(jì)出用于各種傳感應(yīng)用的定制孔狀結(jié)構(gòu)。這將為DNA測(cè)序，蛋白質(zhì)測(cè)序及其翻譯后修飾的生物分子的檢測(cè)開(kāi)辟新的的機(jī)會(huì)，并有望應(yīng)用于基因測(cè)序和診斷用生物標(biāo)志物檢測(cè)中。