納米管電化學傳感檢測活細胞內低豐度酶！
發布時間：2024-07-24
作者：江蘇瑞明生物科技有限公司
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內容概要：
測量低豐度酶的活性，低至一個活細胞中的幾個分子，對于闡明它們的生物學功能很重要，但也具有挑戰性。南京大學江德臣教授、Rongrong Pan課題組在納米管中設計了一種電化學分子陷阱，解決在一個未受刺激的細胞中測量低豐度酶活性的挑戰。其中通過電滲流(EOF)防止了分子擴散離開電化學檢測器。使用這種超靈敏的電化學策略，測量了單個未受刺激的活J774細胞內60個鞘磷脂酶分子的活性。相關工作以“Electrochemical Molecule Trap-Based Sensing of Low-Abundance Enzymes in One Living Cell”為題發表在國際著名期刊Journal of the American Chemical Society上。
要點1. 作者通過這種納米管施加電壓產生朝向納米移液管孔口的電滲流(EOF)。調節流速，可使分子上的流動力適當地平衡其向納米移液管末端的移動運動。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，包括酶和產生的過氧化氫，都在尖端的電化學檢測器附近被電化學捕獲。由于被捕獲的酶的底物不斷產生過氧化氫，預計將積累足夠量的過氧化氫以完成后續的電化學測量。要點2. 這種基于電化學分子陷阱的傳感系統來確定未受刺激細胞中低豐度酶的活性。單個脂質體中酶的電阻脈沖感應驗證了低至15個分子的檢測靈敏度。使用這種超靈敏的電化學策略，測量了單個未受刺激的活J774細胞內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。建立的基于電化學分子陷阱的傳感方法為在一個活細胞中進行單分子電化學檢測打開了大門。這將解決長期以來研究細胞中低豐度蛋白質在其天然生理狀態下的活性的問題，并極大地增進對蛋白質在細胞行為中作用的認識。
圖1. 通過模擬和實驗表征電化學分子捕獲。
圖2. 電化學分子捕獲在納米吸管內，以分析溶液或單個脂質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分子陷阱，以測量單個未刺激細胞中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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