就像一個可以接收和發射無線電波的雙向無線電一樣，由Alexis Vallée-Bélisle和他的團隊設計的熒光奈米天線接收一種顏色的光，並根據它所感知的蛋白質運動，然後將光線傳回另一種顏色，我們可以檢測到。這些奈米天線的主要創新之一是，天線的接收器部分(亮綠色)也被用來透過分子相互作用來感知蛋白質的分子表面。來源: Caitlin Monney
Université de Montréal的研究人員創造了一種奈米天線來監測蛋白質的運動。據本週《自然方法》雜誌報道，該裝置是一種監測蛋白質結構隨時間變化的新方法，可能有助於科學家更好地理解自然和人類設計的奈米技術。
UdeM化學教授Alexis Vallée-Bélisle是這項研究的資深作者，他說:“這個結果非常令人興奮，我們目前正在努力建立一家初創公司，將這種奈米天線商業化，讓大多數研究人員和製藥行業都能使用它。”
天線的工作原理就像雙向無線電
40多年前，研究人員發明了第一個DNA合成器，用來生成編碼遺傳資訊的分子。“近年來，化學家們已經意識到DNA也可以用來構建各種奈米結構和奈米機器，”這位同時擔任加拿大生物工程和生物奈米技術研究主席的研究員補充道。
“受DNA‘類樂高’特性的啟發，我們創造了一種基於DNA的熒光奈米天線，它可以幫助描述蛋白質的功能。”他說
“就像一個既能接收又能發射無線電波的雙向無線電一樣，熒光奈米天線接收一種顏色或波長的光，然後根據它感知的蛋白質運動，將光線傳回另一種顏色，我們可以檢測到。”
這些奈米天線的主要創新之一是，天線的接收器部分也被用來透過分子相互作用來感知蛋白質的分子表面。
利用DNA來設計這些奈米天線的主要優勢之一是，DNA化學相對簡單且可程式設計，”斯科特·哈倫(Scott harron)說，他是該校化學博士生，也是該研究的第一作者。
他說:“這種基於dna的奈米天線可以以不同長度和靈活性合成，以最佳化其功能。”“我們可以很容易地將熒光分子附著在DNA上，然後將這種熒光奈米天線附著在生物奈米機器上，比如酶。
“透過仔細調整奈米天線的設計，我們創造了5個奈米長的天線，當蛋白質執行其生物功能時，會產生不同的訊號。”
科學家們相信，熒光奈米天線為生物化學和奈米技術開闢了許多令人興奮的途徑。
“例如，我們能夠第一次實時檢測鹼性磷酸酶與各種生物分子和藥物的功能，”哈倫說。“這種酶與許多疾病有關，包括各種癌症和腸道炎症。
“除了幫助我們瞭解自然奈米功能或故障,因此導致疾病,這種新方法還可以幫助化學家識別有前途的新藥以及指導奈米工程師開發改進的奈米機器,“多米尼克Lauzon補充說,他是這項研究的合作者之一在UdeM做化學博士學位。
科學家們說，這些奈米天線的一個主要進步也是它們的易用性。
Vallée-Bélisle說:“也許最讓我們興奮的是，世界上許多實驗室都配備了傳統的熒光光譜儀，可以很容易地利用這些奈米天線來研究他們喜歡的蛋白質，比如識別新藥或開發新的奈米技術。”
關於這個研究
Alexis Vallée-Bélisle等人的《利用熒光奈米天線監測蛋白質構象變化》於2021年12月30日發表在《自然方法》雜誌上。資助由加拿大自然科學與工程研究委員會提供;研究基金會Québec -自然和技術;加拿大研究主席;魁北克蛋白質功能、工程和應用研究網路;Université de Montréal。
