In ons lichaam, de overdracht van genetische informatie, virale infecties en eiwithandel, evenals de synthese en de afbraak van biomoleculen, zijn allemaal verschijnselen die het transport van moleculen door kanalen vereisen. Het verbeteren van onze controle over deze kanalen en het vermogen van moleculen om over te steken, zou veel potentiële toepassingen kunnen hebben op het gebied van energie, biotechnologie en geneeskunde. Deze omvatten ultrasnelle DNA-sequencing, detectie van biologische markers die worden gebruikt bij ziektediagnostiek, eiwit vouwen, bepaling met hoge resolutie van de grootte van biologische moleculen of zelfs de controle van het transport van ionen of biomoleculen door de eiwitsensor.

In een nieuwe studie gepubliceerd in EPJ E , Manuela Pastoriza-Gallego van de Universiteit Parijs-Seine, Frankrijk, en collega's hebben laten zien hoe externe factoren te veranderen, zoals externe spanning, om het transport van een dextraansulfaatmolecuul - een polyelektrolyt - door de nanoporiën van het aerolysine-eiwitkanaal te regelen.

Moleculen die dergelijke biologische kanalen kruisen, bestaan ​​vaak uit een keten van atomen, die groter kan zijn dan de poriediameter, meestal kleiner dan 2 nanometer breed en 10 nanometer lang. Dit betekent dat er een drijvende kracht nodig is om de energiebarrière te overwinnen van het kanaal dat de keten beperkt tot de nanoporie. Het niveau van deze energiebarrière hangt ook af van de interacties tussen moleculen en poriën. De auteurs bestudeerden eerder een andere nanoporie, alfa-hemolysine genoemd.

Om de dynamiek in een beperkt medium op het niveau van een enkel molecuul te bestuderen, wetenschappers vertrouwen op elektrische detectie. Ze hebben de impact geïdentificeerd van gedeeltelijk gevouwen eiwitketens bij het oversteken van het kanaal, die leiden tot zeer lange blokkades in nanoporiën. Op basis van een vergelijking met hun eerdere werk over alfa-hemolysine-nanoporiën, ze hebben bewezen dat de eiwitontvouwende overgang onafhankelijk is van de gebruikte nanoporie. Voor volledig ontvouwen eiwit, de auteurs hebben aangetoond dat de toegang tot de porie een minimale energiebarrière moet overwinnen. Ze hebben ook aangetoond dat de transporttijd exponentieel afneemt met de aangelegde spanning en toeneemt met de lengte van de eiwitketen.