毒素形成的纳米孔或纳米孔可用于感知生物分子

某些类型的细菌通过释放称为“成孔毒素”(PFT)的蛋白质来杀死其他细胞，这些蛋白质会在细胞膜上形成孔。PFT与细胞膜结合并钻入，形成管状通道或孔。一旦这些毒素在细胞膜上刺破了足够的孔，靶细胞就会自我破坏。

但是，PFTs引起了细菌感染以外许多领域科学家的兴趣。毒素形成的纳米孔或纳米孔可用于“感知”生物分子。生物分子(例如DNA或RNA)穿过孔，其成分(例如DNA中的核酸)发出不同的电信号，研究人员可以检测到。

研究人员研究了一种称为气溶素的主要PFT

正如《自然通讯》杂志报道的那样，洛桑联邦理工学院的Matteo Dal Peraro领导的一组研究人员研究了一种关键的PFT，称为气溶素，可以实现更复杂的测序，例如蛋白质测序。

由幽门螺杆菌产生的嗜水，气溶素是植物功能型的一大家族，是在广泛的生物体中发现的主要成员。气溶素毒素的主要优势在于，与其他PFT相比，它产生的孔非常狭窄，可以以更高的分辨率区分分子。

研究人员之前已经证明，溶血素可以用于感测许多生物分子，但是很少有研究探索毒素的结构与其感测能力之间的关系。

创建蛋白质结构的计算模型

为了进行调查，研究小组使用计算机创建了溶血素的结构模型，以帮助他们了解其氨基酸如何影响蛋白质的整体功能。

一旦他们对这种关系有了基本的了解，研究人员便开始改变计算模型中的各种氨基酸。然后，模型继续预测这些变化对蛋白质功能的潜在影响。

接下来，该研究的主要作者Chan Cao对16个“突变”的气溶素孔进行了基因工程改造，这些孔被嵌入脂质双层中以模仿它们在细胞膜中的位置。

然后进行了各种测量，包括分子易位实验和单通道记录，以研究孔的离子电导率，离子选择性和易位特性的分子调控。

他们发现了驱动结构和功能之间功能的原因

这种方法最终揭示了驱动结构与功能之间关系的是蛋白质的上限。

孔不仅是跨膜管状通道，而且还具有结合目标分子并将其拉过通道的帽状结构。研究人员发现，此过程是由该帽区域的静电决定的。

该团队现在将能够为传感应用设计定制的孔

Peraro表示，通过了解溶菌素孔结构与其功能之间的关系的细节，该团队现在将能够为各种传感应用设计定制的孔：

这些将为测序生物分子(如DNA，蛋白质及其翻译后修饰)开辟新的，未开发的机会，并有望用于基因测序和诊断用生物标志物检测。”

Peraro及其团队已经为他们的工作序列和表征基因工程化的溶菌素孔申请了专利。

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