Dynamics of a Molecular Plug Docked onto a Solid-State Nanopore.
Dynamics of a Molecular Plug Docked onto a Solid-State Nanopore.
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DOI：
10.1021/acs.jpclett.8b01755
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发表时间：
2018-08-16
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Long YT
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Shi X;Li Q;Gao R;Si W;Liu SC;Aksimentiev A;Long YT
将蛋白质- dna复合物对接到纳米孔上可以为详细检查复合物提供充足的观察时间，从而可以收集用于检测、鉴定和表征生物分子的生物物理数据。虽然蛋白质-DNA复合物与生物纳米孔的对接使纳米孔的分析应用成为可能，包括DNA测序，但由于对对接过程的理解不足，将相同的原理应用于固态纳米孔受到了影响。在这里，我们通过监测纳米孔离子电流来阐明单个蛋白质- dna复合物停靠在固态纳米孔上的行为。发现单价链亲和素- dna复合物的重复对接产生离子电流阻断，在同一电流阻断内的离散水平之间波动。我们阐明了蛋白质塞和DNA系链在对接过程中的作用，发现对接配置决定了当前阻断水平的数量，而当前水平切换的频率将由分子与固态膜之间的相互作用决定。最后，我们通过检测拴链DNA分子从随机线圈到i-motif状态的构象变化，证明了利用纳米孔对接原理进行固态纳米孔单分子传感的可行性。
Docking of a protein-DNA complex onto a nanopore can provide ample observation time for a detailed inspection of the complex, enabling collection of biophysical data for detection, identification, and characterization of the biomolecules. While docking of a protein-DNA complex onto a biological nanopore has enabled analytic applications of nanopores including DNA sequencing, the application of the same principle to solid-state nanopores is tempered by poor understanding of the docking process. Here, we elucidate the behaviour of individual protein-DNA complexes docked onto a solid-state nanopore by monitoring the nanopore ionic current. Repeat docking of monovalent streptavidin-DNA complexes is found to produce ionic current blockades that fluctuate between discrete levels within the same current blockade. We elucidate the roles of the protein plug and the DNA tether in the docking process, finding the docking configurations to determine the multitude of the current blockade levels whereas the frequency of the current level switching to be determined by the interactions between the molecules and the solid-state membrane. Finally, we prove the feasibility of using the nanopore docking principle for single molecule sensing using solid-state nanopores by detecting conformational changes of a tethered DNA molecule from a random coil to an i-motif states.
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