科学家精确区分唾液酸糖链连接异构体

近日，大连化物所卿光焱研究员团队通过构筑基于生物分子响应性聚合物的仿生离子通道，实现了对唾液酸糖链连接异构体的精确识别与区分，同时揭示了一种基于“博弈”的转变机制。研究成果发表在英国皇家化学会《化学科学》上。

哺乳动物细胞以及一些分泌蛋白质的表面分布着一层由糖链组成的“糖被”，唾液酸糖作为一种明星单糖分子通常依靠2-3（唾液酸糖的2号位连接到半乳糖的3号位）或2-6（唾液酸糖的2号位连接到半乳糖的6号位）的方式连接在这些糖链的末端。这种最外端的位置及其广泛分布性使得唾液酸糖链在病毒感染、免疫响应、癌症的发生发展等过程中起着重要作用。例如，禽流感病毒H7N9能识别2-3连接唾液酸糖链，其广泛地分布在禽类肠胃上皮细胞表面。而人类上呼吸道细胞表面2-6连接唾液酸糖链分布较多，由此形成了一种对禽流感的天然屏障。在2013年，一种变异的H7N9被发现获得了一定的识别2-6连接唾液酸糖链的能力，导致人感染H7N9的病例出现在安徽和上海等地。然而，唾液酸糖链组成复杂、连接形式多样、甚至存在连接异构体，其识别、鉴定及结构解析仍存在很大难度。目前有效方法通常是质谱和核磁等检测方法的联用，但在分析过程中仍存在局限性，例如样品需求量大、数据量大，并且需要分析人员具备丰富的经验积累等。

该团队将具有糖识别响应性的聚合物接枝到人工纳米通道内部，安装到自制的离子电流检测装置中。当加入不同的唾液酸糖链后，该纳米通道器件的离子电流随之发生不同程度的变化，实现了对不同唾液酸糖链连接异构体的识别与区分。研究人员在分析聚合物构象变化过程中发现，唾液酸糖链和聚合物的结合力与聚合物自身收缩之间呈现出一种博弈状态，即强结合导致聚合物小幅度收缩，而较弱的结合却导致大幅度的收缩。

研究人员开发的这种纳米通道检测器件作为一种简单方便的方法，有望于实现唾液酸糖链连接异构体的快速识别和检测。同时这一工作拓展了人工纳米通道器件在生物分子识别传感中的应用，尤其是在复杂糖链分子的识别和结构解析方面做了探索，为后续工作中利用单纳米孔实现对于复杂糖链分子在单分子层次上的识别与序列解析做了铺垫。

相关论文信息：https://doi.org/10.1039/C9SC05319K