工程化蛋白质纳米孔实时监测镉离子与谷胱甘肽的单分子反应

本研究利用合成的全-6-季铵基-β-环糊精（Per-6-quaternary ammonium-β-cyclodextrin,p-QABCD）装备基因工程化的α-溶血素（α-Hemolysin,αHL）蛋白质纳米孔（M113R）_7,构建全新的单分子纳米孔反应器,在单分子水平实现对谷胱甘肽（GSH）和镉离子（Cd^2＋）的络合反应的实时原位监测,并辨认络合反应的不同路径、反应中间产物和最终产物。结果表明,溶液的pH值显著影响GSH与Cd^2＋络合产物的络合比例。pH=7.4时,GSH与Cd^2＋络合反应的最终产物为Cd（GSH）2;pH=9.0时,最终产物为Cd（GSH）2和Cd2（GSH）2...

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Published in:分析化学 2017, Vol.45 (8), p.1172-1179
Main Author: 卓莎 王莹 亢晓峰
Format: Article
Language:Chinese
Subjects:
全-6-季铵基-β-环糊精
单分子检测
纳米通道
谷胱甘肽
镉离子
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Description
Summary:本研究利用合成的全-6-季铵基-β-环糊精（Per-6-quaternary ammonium-β-cyclodextrin,p-QABCD）装备基因工程化的α-溶血素（α-Hemolysin,αHL）蛋白质纳米孔（M113R）_7,构建全新的单分子纳米孔反应器,在单分子水平实现对谷胱甘肽（GSH）和镉离子（Cd^2＋）的络合反应的实时原位监测,并辨认络合反应的不同路径、反应中间产物和最终产物。结果表明,溶液的pH值显著影响GSH与Cd^2＋络合产物的络合比例。pH=7.4时,GSH与Cd^2＋络合反应的最终产物为Cd（GSH）2;pH=9.0时,最终产物为Cd（GSH）2和Cd2（GSH）2。其中,Cd2（GSH）2的形成遵循两种路径：（1）一个Cd^2＋首先结合两个GSH分子的巯基形成Cd（GSH）2,然后,第二个Cd^2＋结合去质子化的氨基形成Cd2（GSH）2;（2）两个Cd^2＋分别结合同一个GSH分子的巯基和去质子化的氨基形成Cd2（GSH）1,然后,第二个GSH分子的巯基和去质子化的氨基结合Cd2（GSH）1的Cd^2＋形成Cd2（GSH）2。本研究实现了在单分子水平无标记和无化学修饰研究金属离子和生物小分子的反应,对理解细胞内重金属的解毒机理和拓展纳米孔单分子技术的研究领域具有重要意义。
ISSN:0253-3820
DOI:10.11895/j.issn.0253-3820.170109