近日，我所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中药科学研究中心（2800组）梁鑫淼研究员团队合作在中性糖链结构解析方面取得新进展，通过对糖链进行衍生化标记的策略，配合纳米孔的突变，实现了基于蛋白纳米孔的糖链结构解析，并对糖链分子与纳米孔界面相互作用机制进行揭示。

迄今为止，研究人员所研究的每个物种的每个细胞，其表面都“覆盖”一层“糖被”，而且超过一半的蛋白都会进行糖基化修饰。所以糖链在生物体的生理和病理过程中都担任着重要角色。然而，由于糖链本身的结构异质性（包括复杂的单糖组成，序列，连接类型，分支结构，和异构立体化学等），对糖链结构的精准解析变得异常困难。不仅如此，大多数糖链本质上是中性的，电离效率低，而且中性糖链仅具有羟基官能团并且缺乏电荷，限制了它们与纳米孔相互作用的能力，难以被纳米孔所传感。因此，中性糖链的分析手段被极大地限制，进而阻碍了糖组学的发展，所以导致目前研究人员对中性糖链在生物体内发挥怎样的生物学功能缺乏更多更深入的了解。所以实现中性糖链精细结构解析迫在眉睫，尤其急需发展一种可以高效简便地实现中性糖链异构体结构解析的方法。

合作团队在前期基于稳态离子电流的固态纳米孔道传感策略实现唾液酸糖链异构体区分（Chem. Sci. 2020 https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/SC/C9SC05319K）和基于瞬态离子电流的纳米孔传感策略实现唾液酸糖链的结构分析（Nat. Commun. 2023 https://www.nature.com/articles/s41467-023-37348-5）等工作的基础上，设计开发了以联萘作为标签的糖链衍生化策略，增强了衍生化糖链分子与纳米孔界面之间的阳离子-π相互作用，减慢糖链分子过孔的易位速度，从而能够利用气溶素（AeL）纳米孔检测中性糖链。这种方法可以通过单糖/基团分辨率来区分不同糖链，并且具有监测酶转糖基化反应的潜力。对AeL纳米孔进行突变改造后，得到的突变体T240R可以实现了六种二糖异构体以及三糖和四糖连接异构体的明确鉴定。此外赣江中药科学中心合作者开展了机器学习和分子对接工作，利用机器学习实现了多样品区分及混合样品占比预测，并通过分子对接模拟，揭示了纳米孔内壁氨基酸残基（R282、K238和R240）与糖链/联萘标签相互作用模式。此外，更重要的是，我们首次演示了中性糖链异构体的动力学易位过程，为基于纳米孔的糖链分析奠定了坚实的理论基础。我们技术的发展可以促进糖链结构异构体的分析，并为基于纳米孔的糖链结构测定和测序铺平道路。

        相关研究以“Precise structural analysis of neutral glycans using aerolysin mutant T240R nanopore”为题，于近日发表在《美国化学学会-纳米》（ACS Nano）上。该工作的第一作者是1824组的博士生逯文启和助理研究员赵新佳。上述工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、所创新基金等项目的资助。

        原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.4c01571