科學家已經能精確區分唾液酸糖鏈連接異構體

　　近日，大連化物所卿光焱研究員團隊通過構筑基于生物分子響應性聚合物的仿生離子通道，實現了對唾液酸糖鏈連接異構體的精確識別與區分，同時揭示了一種基于“博弈”的轉變機制。研究成果發表在英國皇家化學會《化學科學》上。

　　哺乳動物細胞以及一些分泌蛋白質的表面分布著一層由糖鏈組成的“糖被”，唾液酸糖作為一種明星單糖分子通常依靠2-3（唾液酸糖的2號位連接到半乳糖的3號位）或2-6（唾液酸糖的2號位連接到半乳糖的6號位）的方式連接在這些糖鏈的末端。這種最外端的位置及其廣泛分布性使得唾液酸糖鏈在病毒感染、免疫響應、癌癥的發生發展等過程中起著重要作用。例如，禽流感病毒H7N9能識別2-3連接唾液酸糖鏈，其廣泛地分布在禽類腸胃上皮細胞表面。而人類上呼吸道細胞表面2-6連接唾液酸糖鏈分布較多，由此形成了一種對禽流感的天然屏障。在2013年，一種變異的H7N9被發現獲得了一定的識別2-6連接唾液酸糖鏈的能力，導致人感染H7N9的病例出現在安徽和上海等地。然而，唾液酸糖鏈組成復雜、連接形式多樣、甚至存在連接異構體，其識別、鑒定及結構解析仍存在很大難度。目前有效方法通常是質譜和核磁等檢測方法的聯用，但在分析過程中仍存在局限性，例如樣品需求量大、數據量大，并且需要分析人員具備豐富的經驗積累等。

　　該團隊將具有糖識別響應性的聚合物接枝到人工納米通道內部，安裝到自制的離子電流檢測裝置中。當加入不同的唾液酸糖鏈后，該納米通道器件的離子電流隨之發生不同程度的變化，實現了對不同唾液酸糖鏈連接異構體的識別與區分。研究人員在分析聚合物構象變化過程中發現，唾液酸糖鏈和聚合物的結合力與聚合物自身收縮之間呈現出一種博弈狀態，即強結合導致聚合物小幅度收縮，而較弱的結合卻導致大幅度的收縮。

　　研究人員開發的這種納米通道檢測器件作為一種簡單方便的方法，有望于實現唾液酸糖鏈連接異構體的快速識別和檢測。同時這一工作拓展了人工納米通道器件在生物分子識別傳感中的應用，尤其是在復雜糖鏈分子的識別和結構解析方面做了探索，為后續工作中利用單納米孔實現對于復雜糖鏈分子在單分子層次上的識別與序列解析做了鋪墊。