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Single-Molecule Measurement of Carbonic Anhydrase in Cation Coordinated Environment Using MspA Nanopore

Chinese Journal of Chemistry 2023年第11期41卷 1341-1347页

作者： Dandan Song Yunjiao Wang Shaoxia Zhang Lingyu Zhao Linyu Gong Liyuan Liang Liang Wang School of Optoelectronic Engineering Chongqing University of Posts and TelecommunicationsChongqing400065 China Chongqing Institute of Green and Intelligent Technology Chinese Academy of Sciences & Chongqing SchoolUniversity of Chinese Academy of SciencesChongqing400714 China

Carbonic anhydrase accounts for catalytic reaction of CO_(2)/HCO_(3)^(–) transformation, thus resulting in neutralization and acidification of the cellular environment, thereby favoring tumor development. Hence, it is a classical protein model of greatly biocatalytic significance as well as a highly expressed biomarker with renal tumor. We herein proposed a single-molecule measurement on carbonic anhydrase using MspA nanopore, in [BMIM+] and asymmetric K^(+)/Ca^(2+) cationic coordinated environment, instead of usual symmetric KCl/NaCl electrolyte. Significantly, our empirical analysis showed that asymmetric K^(+)/Ca^(2+) cationic environment contributes to distinguishable current modulations, thus yielding better resolution for carbonic anhydrase measurement, which is independent of applied voltage and more importantly, is stable enough at varied pH conditions and for very low concentration test in urine sample. Our results provide a classical model for nanopore protein analysis, and may also permit biocatalytic measurement at single-molecule level.

关键词： Carbonic anhydrase Nanopore biosensing Biocatalytic biophysical analysis Cation coordinated environment Renal tumorbiomarker Proteinmodel lonicchannel

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