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研究内容

特定的肽-蛋白质相互作用在基于功能肽的生物传感系统中发挥着重要作用；然而，天然肽与非相关生物分子的非特异性相互作用和较差的蛋白水解稳定性限制了其临床应用。通过限制肽构象扰动，如在特定位置引入D-氨基酸、肽环化等，已经验证了许多方法可以增强对靶蛋白的亲和力和体内生物稳定性。

青岛科技大学罗细亮教授和丁彩凤教授利用自行设计的多功能异肽（MISP）构建了一个用于检测人体血液中膜联蛋白A1（ANXA1）的电化学生物传感平台。结果显示，在各种健康和ANXA1上调的临床血液样本中，MISP生物传感器的测定结果与商业ANXA1试剂盒的测定结果一致，更重要的是，对于具有较低ANXA1表达的血液样本的分析，由于MISPb生物传感器的检测极限较低，因此生物传感器的传感能力大大优于试剂盒。相关工作以“Designed Multifunctional Isopeptide for Enhanced Annexin A1 Biosensing Based on Peptide-Protein Interactions in Human Blood”为题发表在国际著名期刊Analytical Chemistry上。

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研究要点

要点1.作者设计了一种多功能异肽（MISP），它由防污环肽环-C（EK）4和通过异肽键连接的含D-氨基酸的碳水化合物模拟识别肽（D-IF7）组成，制备了一种具有防污、识别以及可应用于复杂人体血液中的特异性的高稳定性传感。

要点2.电化学生物传感器是通过首先将藻酸钠（SA）掺杂的聚（3，4-亚乙基二氧噻吩）（PEDOT/SA）作为导电和亲水基底进行电聚合，然后电沉积金纳米颗粒（Au）和通过金-硫键共价连接MISP（含半胱氨酸和硫醇基）来制备的。

要点3.作者通过分子动力学（MD）模拟、耗散石英晶体微天平（QCM-D）、电化 学实验和荧光成像实验表明，MISP具有优异的防污性能、蛋白酶水解稳定性和长期稳定性，基于MISP的电化学生物传感平台在各种测试场景中表现出可靠的传感性能。在各种健康和ANXA1上调的临床血液样本中，MISP生物传感器的测定结果与商业ANXA1试剂盒的测定结果一致，更重要的是，对于具有较低ANXA1表达的血液样本的分析，由于MISPb生物传感器的检测极限较低，因此生物传感器的传感能力大大优于试剂盒。

该工作详细阐述了所设计的异肽在生物传感领域的显著优势，并为设计生物识别分子和基于肽-蛋白质相互作用的新型生物传感器以进行准确的疾病诊断提供了指导。

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研究图文

图1.电化学MISP生物传感器检测膜联蛋白A1的示意图。

图2.各种环肽和线性肽的分子动力学模拟。

图3.（A）QCM-D曲线显示BSA在裸和环-C（EK）4-、MISP-和线性-C（EK）4-改性的金芯片上的吸附。（B）基于QCM-D测量的BSA在各种芯片表面上的吸附量。（C）不同电极表面在不同浓度的人体血液（v/v）中的防污性能。（D）各种改性表面的表面ζ电位。（E）各种表面的静态WCA[（a）GCE，（b）PEDOT/GCE，（c）Au/PEDOT/GCE和（d）MISP/Au/PEDOT/GCE]。（F）MISP生物传感器和LP生物传感器在100%人体血液中的长期防污稳定性。

图4.电化学MISP生物传感器的传感特性。

图5.比较MISP生物传感器和ELISA在（A）健康人（n=5）、（B）癌症患者（n=6）、（C）宫颈癌患者（n=5）和（D）乳腺癌症患者（n=3）的实际血液样本中检测到的ANXA1浓度。

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文献详情

Designed Multifunctional Isopeptide for Enhanced Annexin A1 Biosensing Based on Peptide-Protein Interactions in Human Blood

Rui Han, Yang Li, Wenjie Hou, Caifeng Ding,* Xiliang Luo*

Anal. Chem.

DOI: https://doi.org/10.1021/acs.analchem.3c01144

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