納米管電化學(xué)傳感檢測活細(xì)胞內(nèi)低豐度酶！
發(fā)布時間：2024-07-24
作者：江蘇瑞明生物科技有限公司
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內(nèi)容概要：
測量低豐度酶的活性，低至一個活細(xì)胞中的幾個分子，對于闡明它們的生物學(xué)功能很重要，但也具有挑戰(zhàn)性。南京大學(xué)江德臣教授、Rongrong Pan課題組在納米管中設(shè)計了一種電化學(xué)分子陷阱，解決在一個未受刺激的細(xì)胞中測量低豐度酶活性的挑戰(zhàn)。其中通過電滲流(EOF)防止了分子擴(kuò)散離開電化學(xué)檢測器。使用這種超靈敏的電化學(xué)策略，測量了單個未受刺激的活J774細(xì)胞內(nèi)60個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)表在國際著名期刊Journal of the American Chemical Society上。
要點(diǎn)1. 作者通過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(diào)節(jié)流速，可使分子上的流動力適當(dāng)?shù)仄胶馄湎蚣{米移液管末端的移動運(yùn)動。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)生過氧化氫，預(yù)計將積累足夠量的過氧化氫以完成后續(xù)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(tǒng)來確定未受刺激細(xì)胞中低豐度酶的活性。單個脂質(zhì)體中酶的電阻脈沖感應(yīng)驗(yàn)證了低至15個分子的檢測靈敏度。使用這種超靈敏的電化學(xué)策略，測量了單個未受刺激的活J774細(xì)胞內(nèi)60個鞘磷脂酶分子(SMase)的活性，這在以前的方法中幾乎沒有檢測到。建立的基于電化學(xué)分子陷阱的傳感方法為在一個活細(xì)胞中進(jìn)行單分子電化學(xué)檢測打開了大門。這將解決長期以來研究細(xì)胞中低豐度蛋白質(zhì)在其天然生理狀態(tài)下的活性的問題，并極大地增進(jìn)對蛋白質(zhì)在細(xì)胞行為中作用的認(rèn)識。
圖1. 通過模擬和實(shí)驗(yàn)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(nèi)，以分析溶液或單個脂質(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，以測量單個未刺激細(xì)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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