近日，大連化學(xué)物理研究所生物技術(shù)研究部生物分離與界面分子機(jī)制研究組(1824組)卿光焱研究員、李閔閔副研究員團(tuán)隊(duì)在納米孔糖鏈檢測(cè)分析方面取得新進(jìn)展，利用氣單胞菌溶素納米孔和高濃度氯化鋰溶液，在人工智能的輔助下，實(shí)現(xiàn)了多種甜菊糖苷分子的精準(zhǔn)單分子識(shí)別及其在復(fù)雜樣品中的快速定性、定量分析。
 

 

　　甜菊糖苷是一類來源于植物的二萜類次級(jí)代謝產(chǎn)物，被廣泛地用作天然甜味劑，糖基化修飾對(duì)其生物功能以及作為甜味劑的風(fēng)味等起著決定性作用。糖基化修飾位置、糖鏈組成、單糖連接方式等差異，導(dǎo)致甜菊糖苷化合物的結(jié)構(gòu)多樣性和復(fù)雜性。目前，已發(fā)現(xiàn)的甜菊糖苷化合物有近百種，且同分異構(gòu)體眾多，為精細(xì)結(jié)構(gòu)表征和精準(zhǔn)檢測(cè)提出了挑戰(zhàn)。
 

　　卿光焱團(tuán)隊(duì)一直致力于基于納米孔道的分析方法的研究，前期，團(tuán)隊(duì)基于氣單胞菌溶素納米孔，利用標(biāo)記法實(shí)現(xiàn)了酸性(Nat. Commun.，2023)和中性寡糖鏈(ACS Nano，2024)的識(shí)別和分析。本工作中，團(tuán)隊(duì)引入高濃度的氯化鋰溶液作為納米孔單分子傳感的電解液，提升了甜菊糖苷分子在氣單胞菌溶素納米孔內(nèi)的駐留時(shí)間，以及納米孔對(duì)糖苷分子的分辨力，針對(duì)15種糖苷實(shí)現(xiàn)了單分子水平的精準(zhǔn)識(shí)別；進(jìn)一步利用端到端的深度學(xué)習(xí)方法，針對(duì)15種糖苷的納米孔信號(hào)所訓(xùn)練的人工智能模型，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜樣品中甜菊糖苷類型的快速識(shí)別和定量分析。該工作展示了納米孔對(duì)于復(fù)雜糖苷化合物的結(jié)構(gòu)解析能力，以及納米孔和人工智能相結(jié)合對(duì)工業(yè)產(chǎn)品的高靈敏性、快速且自動(dòng)化的質(zhì)量控制應(yīng)用潛力。
 

　　相關(guān)研究以“Single-Molecule Identification and Quantification of Steviol Glycosides with a Deep Learning-Powered Nanopore Sensor”為題，于近日發(fā)表在《美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)-納米》(ACS Nano)上。該工作的共同第一作者是1824組李閔閔和博士研究生王婧。上述工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、我所創(chuàng)新基金等項(xiàng)目的資助。(文/圖 李閔閔)