我國學者在納米孔道多肽測序及酶串擾效應上取得進展

圖 納米孔道單分子檢測及腎素-血管緊張素系統酶串擾效應示意圖

　　在國家自然科學基金項目（批準號：22027806、21834001）資助下，南京大學龍億濤教授團隊基于精準設計的生物納米孔道單分子界面、單分子多肽測序方法、自主研發的微弱電流測量系統及單分子快速定量方法，建立了復雜體系分子時序變化研究新技術，開展了腎素-血管緊張素系統串擾研究，揭示了新冠病毒對該串擾體系的干擾。研究成果以“蛋白質納米孔道識別多肽單氨基酸差異以揭示腎素-血管緊張素系統串擾效應（Protein nanopore reveals the renin-angiotensin system crosstalk withsingle-amino-acid resolution）”為題，于2023年2月21日發表在《自然?化學》（Nature Chemistry）上。論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41557-023-01139-8。

　　腎素-血管緊張素系統（Renin-Angiotensin System，RAS）通過多種酶（如血管緊張素轉化酶ACE和ACE2）介導的系列單氨基酸差異的血管緊張素多肽（Ang）轉化網絡，維持了人體的血壓及電解質平衡。RAS失調直接導致高血壓，進一步引發心腦血管疾病，是目前全球造成死亡人數最多的疾病之一。近年來，研究表明RAS的兩條效應軸，傳統的ACE/AngII/ATR軸和新發現的ACE2/Ang 1-7/MAS軸，在血壓調節和免疫調節中顯示了完全相反的功能。然而，揭示ACE和ACE2在兩條軸中的串擾效應，需要克服多肽單氨基酸差異識別難、檢測通量低和豐度動態范圍小等單分子多肽測序方面的瓶頸，并發展針對Ang代謝物的分鐘級半衰期的高效定量方法。

　　該研究團隊利用無標記、高通量、非破壞性的生物納米孔道單分子界面，構建了單分子水平的時序演化研究方法，定量研究了RAS中的串擾效應：ACE2選擇性抑制ACE對AngI的剪切，而不影響ACE對其他Ang（如Ang 1-9，Ang 1-7等）的轉化活性。該抑制效應在不同酶濃度比例的情況下均存在。進一步評估了新冠病毒SARS-CoV-2刺突蛋白SP對該串擾系統的干擾，結果表明，SARS-CoV-2 SP能夠顯著降低ACE2對ACE的選擇性抑制，同時增加ACE介導的AngII的生成量與積累量，而其Delta變體能夠將AngII的生成與積累量分別提升了3倍與4倍。

　　該研究提供了從單分子層面研究復雜體系多種靶標時序動態演化的新方法，可廣泛應用于揭示多個酶反應、生物系統間的“本征”串擾效應。