納米管電化學(xué)傳感檢測(cè)活細(xì)胞內(nèi)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(nèi)容概要：
測(cè)量低豐度酶的活性，低至一個(gè)活細(xì)胞中的幾個(gè)分子，對(duì)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(jì)了一種電化學(xué)分子陷阱，解決在一個(gè)未受刺激的細(xì)胞中測(cè)量低豐度酶活性的挑戰(zhàn)。其中通過(guò)電滲流(EOF)防止了分子擴(kuò)散離開(kāi)電化學(xué)檢測(cè)器。使用這種超靈敏的電化學(xué)策略，測(cè)量了單個(gè)未受刺激的活J774細(xì)胞內(nèi)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(guó)際著名期刊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(diào)節(jié)流速，可使分子上的流動(dòng)力適當(dāng)?shù)仄胶馄湎蚣{米移液管末端的移動(dòng)運(yùn)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(cè)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(yù)計(jì)將積累足夠量的過(guò)氧化氫以完成后續(xù)的電化學(xué)測(cè)量。要點(diǎn)2. 這種基于電化學(xué)分子陷阱的傳感系統(tǒng)來(lái)確定未受刺激細(xì)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(yīng)驗(yàn)證了低至15個(gè)分子的檢測(cè)靈敏度。使用這種超靈敏的電化學(xué)策略，測(cè)量了單個(gè)未受刺激的活J774細(xì)胞內(nèi)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(cè)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(xì)胞中進(jìn)行單分子電化學(xué)檢測(cè)打開(kāi)了大門(mén)。這將解決長(zhǎng)期以來(lái)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(wèn)題，并極大地增進(jìn)對(duì)蛋白質(zhì)在細(xì)胞行為中作用的認(rèn)識(shí)。
圖1. 通過(guò)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(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(cè)量單個(gè)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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