近日，我所生物技术研究部生物分离与界面分子机制研究组（1824组）卿光焱研究员团队与本草物质科学研究室中药科学研究中心（2800组）梁鑫淼研究员团队合作，在糖链结构解析方面取得新进展，通过设计糖链的衍生化标记策略，实现了基于蛋白质纳米孔的糖链单分子检测和对不同糖链的辨识，并揭示了纳米孔界面的检测机制。
糖链广泛地参与细胞识别、信号转导、病毒侵染、癌症的发生发展等众多生理病理活动。与丰富功能相匹配的是糖链在组成、连接、构型和分枝等方面呈现巨大的结构多样性，这种复杂性使得糖链结构表征成为一个世界公认的难题。
前期，合作团队利用稳态离子电流的固态纳米孔道传感策略实现寡糖链异构体区分（Chem. Sci.，2020），以及实现了酪氨酸磷酸化感知（J. Am. Chem. Soc.，2020）等。在此基础上，本工作将基于瞬态离子电流的纳米孔单分子传感引入到糖链的结构分析研究中，设计开发了含芳环基团作为标签的糖链衍生化策略，获取了基于气单胞菌溶素（AeL）纳米孔的寡糖链纳米孔单分子穿孔信号。合作团队经过对纳米孔单分子信号的处理，获得了糖链特异性的阻断电流（Ib/I0）和阻断时间绘制的指纹图。借助这种指纹图以及中药科学研究中心大数据组提供的机器学习算法，实现了不同类型异构体的、不同单体数量的以及不同简单分枝形式的糖链的辨识和区分。进一步，合作团队通过对AeL蛋白质的定点突变以及纳米孔界面的模拟对接研究揭示，AeL纳米孔内部多个K238位点与芳环标签的多重阳离子-π作用是拖慢糖链分子穿孔速度，实现单分子阻断信号记录的关键。该工作解决了寡糖链分子在纳米孔传感中信号难获取的挑战，为基于纳米孔单分子分析的糖链精确结构测定打下基础。
相关研究以“Identification of tagged glycans with a protein nanopore”为题，于近日发表在《自然—通讯》（Nature Communications）上。该工作的第一作者是我所1824组博士后李闵闵。上述工作得到国家自然科学基金、我所创新基金等项目的资助。（文/图 李闵闵、熊雨婷）
文章链接：https://doi.org/10.1038/s41467-023-37348-5
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