生命系统中的多肽组装事件引起了越来越多研究者的关注，而人工组装的多肽结构因其独特的物理化学性质已在生物医学的多个领域得到应用。另一方面，多肽与其他物质的共组装可以结合多肽和附加组分各自的性质，不仅能使共组装结构显示出协同增强的性能，而且能赋予共组装结构以多功能特性，从而拓宽其应用前景。因此，研发多肽与附加组分的共组装策略将为多肽在生物医学领域的进一步应用创造条件。

南京大学生命科学学院李根喜教授课题组长期从事基于生物传感的生化分析新方法及临床医学检验应用方面的研究工作，在多肽分子识别与组装方面取得了一系列原创性成果。近期，他们与南京医科大学附属江苏省人民医院殷咏梅教授以及沙特阿拉伯纳季兰大学Farid A. Harraz教授合作，巧妙地利用多肽与纳米材料之间的非共价相互作用，提出了多肽与纳米材料自发共组装的新策略。为了进一步验证该策略的应用潜力，他们建立了一种灵敏检测疾病标志物的新方法，相关工作以 “Co-assembly of Peptides and Carbon Nanodots: Sensitive Analysis of Transglutaminase 2”为题发表在ACS Applied Materials & Interfaces（DOI: 10.1021/acsami.1c10326）。在这一工作中，他们设计了三条肽链（p1, p2, p3），并且选用具有过氧化物酶活性，而且容易制备、稳定性和生物相容性均较好的碳纳米点（CND）作为多肽组装的附加材料，从而构建了多肽和碳纳米点的共组装结构（Pep/CND）。如图1所示，该结构同时展示出了多肽的识别能力和碳纳米点的催化活性，而且这种共组装策略利用了多肽与纳米材料之间的非共价相互作用，因此具有操作简单、可灵活调控的特点。

图1. 多肽与碳纳米点的共组装及其用于TG2检测示意图。

研究人员进一步地研究了该共组装结构用于制备生物传感器的可行性。他们以肿瘤标志物转谷氨酰胺酶2（TG2）为模型分析物，利用Pep/CND结构建立了一种灵敏检测TG2的电化学方法（图1）。该方法一方面可以利用多肽特异性地识别TG2，另一方面可以利用Pep/CND结构所负载的大量碳纳米点实现信号放大，因此具有操作简便、灵敏度高的特点。研究人员优化实验条件后，利用该方法对TG2进行了定量和选择性分析，结果显示，该方法对TG2的检测限为0.25 pg/mL，具有良好的选择性和灵敏度，在稀释的人血清中表现出了良好的抗干扰能力，因而具有临床检验应用潜力（图2）。更为重要的是，通过简单地替换多肽序列或纳米材料，该研究可为多肽和附加组分的共组装提供一种通用模型，也可为多肽在生物传感和蛋白质分析领域的应用提供新的思路。论文第一作者为南京大学生命科学学院博士研究生韩祎巍，通讯作者为李根喜教授以及南京医科大学附属江苏省人民医院殷咏梅教授、纳季兰大学Farid A. Harraz教授。该研究得到了国家自然科学基金、中央大学基础研究经费以及沙特阿拉伯教育部研究与创新基金的支持。

图2. 基于多肽与碳纳米点共组装结构的TG2检测方法。（A）不同浓度TG2 (a-j：0 pg/mL, 1 pg/mL, 5 pg/mL, 20 pg/mL, 100 pg/mL, 500 pg/mL, 2000 pg/mL, 10 ng/mL, and 50 ng/mL) 的安培响应。（B）不同浓度TG2安培响应柱形图，插图：安培响应和TG2浓度log值的线性关系。（C）不同蛋白质的安培响应及对应柱形图（插图）。（D）不同浓度TG2（a-c：2, 10, and 50 nM）在PBS和10%人血清中的信号响应。

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https://doi.org/10.1021/acsami.1c10326