近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所生物技術(shù)研究部生物分離與界面分子機(jī)制研究組研究員卿光焱團(tuán)隊(duì)與本草物質(zhì)科學(xué)研究室中藥科學(xué)研究中研究員梁鑫淼團(tuán)隊(duì)合作，在糖鏈結(jié)構(gòu)解析方面取得新進(jìn)展，通過設(shè)計(jì)糖鏈的衍生化標(biāo)記策略，實(shí)現(xiàn)了基于蛋白質(zhì)納米孔的糖鏈單分子檢測和對不同糖鏈的辨識(shí)，并揭示了納米孔界面的檢測機(jī)制。
糖鏈廣泛地參與細(xì)胞識(shí)別、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、病毒侵染、癌癥的發(fā)生發(fā)展等眾多生理病理活動(dòng)。與豐富功能相匹配的是糖鏈在組成、連接、構(gòu)型和分枝等方面呈現(xiàn)巨大的結(jié)構(gòu)多樣性，這種復(fù)雜性使得糖鏈結(jié)構(gòu)表征成為一個(gè)世界公認(rèn)的難題。
大連化物所提出面向糖鏈的納米孔單分子分析方法
前期，合作團(tuán)隊(duì)利用穩(wěn)態(tài)離子電流的固態(tài)納米孔道傳感策略實(shí)現(xiàn)寡糖鏈異構(gòu)體區(qū)分（Chem. Sci.，2020），以及實(shí)現(xiàn)了酪氨酸磷酸化感知（J. Am. Chem. Soc.，2020）等。在此基礎(chǔ)上，本工作將基于瞬態(tài)離子電流的納米孔單分子傳感引入到糖鏈的結(jié)構(gòu)分析研究中，設(shè)計(jì)開發(fā)了含芳環(huán)基團(tuán)作為標(biāo)簽的糖鏈衍生化策略，獲取了基于氣單胞菌溶素（AeL）納米孔的寡糖鏈納米孔單分子穿孔信號(hào)。合作團(tuán)隊(duì)經(jīng)過對納米孔單分子信號(hào)的處理，獲得了糖鏈特異性的阻斷電流（Ib/I0）和阻斷時(shí)間繪制的指紋圖。借助這種指紋圖以及中藥科學(xué)研究中心大數(shù)據(jù)組提供的機(jī)器學(xué)習(xí)算法，實(shí)現(xiàn)了不同類型異構(gòu)體的、不同單體數(shù)量的以及不同簡單分枝形式的糖鏈的辨識(shí)和區(qū)分。進(jìn)一步，合作團(tuán)隊(duì)通過對AeL蛋白質(zhì)的定點(diǎn)突變以及納米孔界面的模擬對接研究揭示，AeL納米孔內(nèi)部多個(gè)K238位點(diǎn)與芳環(huán)標(biāo)簽的多重陽離子- 作用是拖慢糖鏈分子穿孔速度，實(shí)現(xiàn)單分子阻斷信號(hào)記錄的關(guān)鍵。該工作解決了寡糖鏈分子在納米孔傳感中信號(hào)難獲取的挑戰(zhàn)，為基于納米孔單分子分析的糖鏈精確結(jié)構(gòu)測定打下基礎(chǔ)。
相關(guān)研究以“Identification of tagged glycans with a protein nanopore”為題，于近日發(fā)表在《自然—通訊》（Nature Communications）上。該工作的第一作者是大連化物所博士后李閔閔。上述工作得到國家自然科學(xué)基金、大連化物所創(chuàng)新基金等項(xiàng)目的資助。
