納米管電化學(xué)傳感檢測活細胞內低豐度酶！
發(fā)布時(shí)間：2024-07-24
作者：江蘇瑞明生物科技有限公司
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內容概要：
測量低豐度酶的活性，低至一個(gè)活細胞中的幾個(gè)分子，對于闡明它們的生物學(xué)功能很重要，但也具有挑戰性。南京大學(xué)江德臣教授、Rongrong Pan課題組在納米管中設計了一種電化學(xué)分子陷阱，解決在一個(gè)未受刺激的細胞中測量低豐度酶活性的挑戰。其中通過(guò)電滲流(EOF)防止了分子擴散離開(kāi)電化學(xué)檢測器。使用這種超靈敏的電化學(xué)策略，測量了單個(gè)未受刺激的活J774細胞內60個(gè)鞘磷脂酶分子的活性。相關(guān)工作以“Electrochemical Molecule Trap-Based Sensing of Low-Abundance Enzymes in One Living Cell”為題發(fā)表在國際著(zhù)名期刊Journal of the American Chemical Society上。
要點(diǎn)1. 作者通過(guò)這種納米管施加電壓產(chǎn)生朝向納米移液管孔口的電滲流(EOF)。調節流速，可使分子上的流動(dòng)力適當地平衡其向納米移液管末端的移動(dòng)運動(dòng)。由于納米移液管的孔口非常狹窄，溶液難以排出移液管外，所有分子，包括酶和產(chǎn)生的過(guò)氧化氫，都在尖端的電化學(xué)檢測器附近被電化學(xué)捕獲。由于被捕獲的酶的底物不斷產(chǎn)生過(guò)氧化氫，預計將積累足夠量的過(guò)氧化氫以完成后續的電化學(xué)測量。要點(diǎn)2. 這種基于電化學(xué)分子陷阱的傳感系統來(lái)確定未受刺激細胞中低豐度酶的活性。單個(gè)脂質(zhì)體中酶的電阻脈沖感應驗證了低至15個(gè)分子的檢測靈敏度。使用這種超靈敏的電化學(xué)策略，測量了單個(gè)未受刺激的活J774細胞內60個(gè)鞘磷脂酶分子(SMase)的活性，這在以前的方法中幾乎沒(méi)有檢測到。建立的基于電化學(xué)分子陷阱的傳感方法為在一個(gè)活細胞中進(jìn)行單分子電化學(xué)檢測打開(kāi)了大門(mén)。這將解決長(cháng)期以來(lái)研究細胞中低豐度蛋白質(zhì)在其天然生理狀態(tài)下的活性的問(wèn)題，并極大地增進(jìn)對蛋白質(zhì)在細胞行為中作用的認識。
圖1. 通過(guò)模擬和實(shí)驗表征電化學(xué)分子捕獲。
圖2. 電化學(xué)分子捕獲在納米吸管內，以分析溶液或單個(gè)脂質(zhì)體中葡萄糖氧化酶的活性。
圖3. 在納米移液管的尖端建立電化學(xué)分子陷阱，以測量單個(gè)未刺激細胞中SMase的活性。
Electrochemical Molecule Trap-Based Sensing of Low-Abundance Enzymes in One Living Cell
Rongrong Pan,* Dengchao Wang, Kang Liu, Hong-Yuan Chen, Dechen Jiang*
J. Am. Chem. Soc.
DOI: 10.1021/jacs.2c06962
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