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多種形式的糖類(lèi)在細(xì)胞活動(dòng)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。然而，糖的結(jié)構(gòu)是極其復(fù)雜和相似的，為直接鑒定和檢測(cè)設(shè)置了技術(shù)挑戰(zhàn)。納米孔是新興的單分子工具，對(duì)分析物之間的微小結(jié)構(gòu)差異敏感可用于識(shí)別糖類(lèi)。南京大學(xué)黃碩教授課題組制備了一種含苯硼酸(PBA)的異八聚體恥垢分枝桿菌膜蛋白A(MspA)納米孔，能夠清晰地識(shí)別出9種單糖類(lèi)型，包括D-果糖、D-半乳糖、D-甘露糖、D-葡萄糖、L-山梨糖、D-核糖、D-木糖、l-鼠李糖和N-乙酰-D-半乳糖胺，其準(zhǔn)確率達(dá)到了0.96。相關(guān)工作以“A Nanopore-Based Saccharide Sensor”為題發(fā)表在Angewandte
Chemie International Edition上。 
要點(diǎn)1. 作者使用PBA連接的異核異構(gòu)MspA直接識(shí)別9種單糖。通過(guò)在糖傳感過(guò)程中產(chǎn)生較大的振幅和豐富的特征，MspA在單分子糖識(shí)別方面表現(xiàn)出了優(yōu)越的性能。糖類(lèi)外異構(gòu)體之間的細(xì)微結(jié)構(gòu)差異也可以區(qū)分出來(lái)。要點(diǎn)2. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)和理論評(píng)價(jià)，MspA的錐形腔幾何結(jié)構(gòu)對(duì)這種優(yōu)越的分辨率貢獻(xiàn)最大。此外，MspA在糖類(lèi)鑒定上具有結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)。為了輔助事件的自動(dòng)分類(lèi)，開(kāi)發(fā)了一種機(jī)器學(xué)習(xí)算法，將提取的事件特征輸入到基于機(jī)器學(xué)習(xí)的分類(lèi)器中，準(zhǔn)確率為0.96。一些特定的糖類(lèi)，如GalNAc，甚至報(bào)告了0.99分的準(zhǔn)確性。要點(diǎn)3. 這種傳感策略原則上適用于其他類(lèi)型的單糖、糖衍生物、糖藥物或小的低聚糖，只要分析物能與PBA相互作用，并適合孔隙收縮的大小。這種傳感策略普遍適用于其他類(lèi)型的糖，可能為納米孔糖測(cè)序帶來(lái)新的見(jiàn)解。
圖1. 一種PBA修飾的MspA糖傳感材料的制備。 
圖2. D-果糖、D-半乳糖、D-甘露糖和D-葡萄糖的單分子鑒定。按照方法中描述的方法進(jìn)行測(cè)量，在1.5 M KCl, 10 mM MOPS, pH 7.0緩沖液中，在cis中分別加入不同的糖類(lèi)以達(dá)到期望的最終濃度。 
圖3. 利用機(jī)器學(xué)習(xí)判別五種單糖。 
圖4. D-核糖、D-木糖、l-鼠李糖和N-乙酰- D-半乳糖胺的單分子鑒定。按照方法中描述的方法進(jìn)行測(cè)量，在1.5 M KCl, 10
mM MOPS, pH 7.0緩沖液中，在cis中分別加入不同的糖類(lèi)以達(dá)到期望的最終濃度。 
圖5. 九種單糖的機(jī)器學(xué)習(xí)鑒別。 A
Nanopore-Based Saccharide Sensor Shanyu
Zhang, Zhenyuan Cao, Pingping Fan, Yuqin Wang, Wendong Jia, Liying Wang, Kefan
Wang, Yao Liu, Xiaoyu Du, Chengzhen Hu, Panke Zhang, Hong-Yuan Chen, Shuo Huang* Angew.
Chem. Int. Ed. DOI: 10.1002/anie.202203769
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