生物仿生钾响应纳米通道：合成纳米孔中的G-四链 DNA 构象转换

钾在调节肌肉和神经活动方面尤其重要，其细胞拥有专门的离子通道用于运输钾。正常的身体功能极度依赖于在一定范围内离子通道内钾浓度的调节。对于生命科学而言，毫无疑问，研究和模仿这些在生物体内发生的过程是重要而具有挑战性的，尤其是通过方便的人工系统。我们在此报告了一种新型的生物仿生纳米通道系统，其具有离子浓度效应，对浓度在0到1500微摩尔范围内的钾离子提供非线性响应。这一新现象是由G-四链 DNA 的构象变化造成的，并与离子浓度呈正相关。在这项工作中，G-四链 DNA 被固定在合成纳米孔上，经历钾响应的构象变化，从而引起有效孔径的变化。该系统的响应能力可以通过调节钾浓度来调控 G-四链结构的稳定性。单个纳米孔上接枝 G- 四链 DNA 的情况可以密切模仿体内条件，因为富 G 的端粒突出部分连接到染色体上。因此，该人工系统有潜力便捷地通过电流测量研究约束空间中的生物分子构象变化，这与纳米孔测序有显著不同。此外，这样的系统也可能进一步激发更多实验和理论工作的努力，以模拟生物体内的离子运输过程，并可以进一步推广到其他更复杂的功能分子，以开发新型的生物灵感智能纳米孔装置.