生物纳米孔道单分子多肽磷酸化识别与测量的创新综合实验

引用本文: 胡正利, 辛凯莉, 刘少创, 钟诚兵, 武雪原, 应佚伦, 孔璇凤, 余晓冬, 张剑荣, 龙亿涛. 生物纳米孔道单分子多肽磷酸化识别与测量的创新综合实验[J]. 大学化学, 2022, 37(7): 211108. doi: 10.3866/PKU.DXHX202111089 shu

Citation: Zhengli Hu, Kaili Xin, Shaochuang Liu, Chengbing Zhong, Xueyuan Wu, Yi-Lun Ying, Xuanfeng Kong, Xiaodong Yu, Jianrong Zhang, Yi-Tao Long. 生物纳米孔道单分子多肽磷酸化识别与测量的创新综合实验[J]. University Chemistry, 2022, 37(7): 211108. doi: 10.3866/PKU.DXHX202111089 shu

生物纳米孔道单分子多肽磷酸化识别与测量的创新综合实验

胡正利 ^1,3, ,
辛凯莉 ^1, ,
刘少创 ^1, ,
钟诚兵 ^1, ,
武雪原 ^1, ,
应佚伦 ^1,2, ,
孔璇凤 ^1, ,
余晓冬 ^1, ,
张剑荣 ^1, ,
龙亿涛 ^{1,
,}

1.
南京大学化学化工学院, 生命分析化学国家重点实验室, 南京 210023;
2.
南京大学化学和生物医药创新研究院, 南京 210023;
3.
南京大学深圳研究院, 广东深圳 518057

通讯作者: 龙亿涛, yitaolong@nju.edu.cn

基金项目:
国家自然科学基金(22027806, 21834001)；广东省基础与应用基础研究基金(2020A1515110298)

摘要: 生物纳米孔道技术是一种具有革命性意义的单分子电化学分析方法，经过近三十年的发展，已经能够实现单分子DNA测序并广泛应用于多肽、蛋白质等单个生物分子的检测研究。本文探讨了将纳米孔道单分子测量方法引入大学实验教学的必要性与重要性，介绍了生物纳米孔道单分子实验的教学意义、目的、内容及其组织实施方式。本实验采用“科教融合”的教学模式，针对具有一定化学、生物化学基础知识并对科研感兴趣的二、三年级本科生，精心设计并不断优化教学方案，将纳米孔道单分子电化学及相关交叉领域的最新研究成果融入课堂教学，拓展学生的科研视野、激发学生的科研兴趣。此外，通过教师引导，鼓励学生大胆提出问题，自主探索，合作完成实验内容，培养学生的学术思维和综合创新能力。

关键词:

English

生物纳米孔道单分子多肽磷酸化识别与测量的创新综合实验

1.
State Key Laboratory of Analytical Chemistry for Life Science, School of Chemistry and Chemical Engineering, Nanjing University, Nanjing 210023, China;
2.
Chemistry and Biomedicine Innovation Center, Nanjing University, Nanjing 210023, China;
3.
Shenzhen Research Institute of Nanjing University, Shenzhen 518057, Guangdong Province, China

Corresponding author: Yi-Tao Long, yitaolong@nju.edu.cn

Received Date: 30 November 2021

Abstract: 生物纳米孔道技术是一种具有革命性意义的单分子电化学分析方法，经过近三十年的发展，已经能够实现单分子DNA测序并广泛应用于多肽、蛋白质等单个生物分子的检测研究。本文探讨了将纳米孔道单分子测量方法引入大学实验教学的必要性与重要性，介绍了生物纳米孔道单分子实验的教学意义、目的、内容及其组织实施方式。本实验采用“科教融合”的教学模式，针对具有一定化学、生物化学基础知识并对科研感兴趣的二、三年级本科生，精心设计并不断优化教学方案，将纳米孔道单分子电化学及相关交叉领域的最新研究成果融入课堂教学，拓展学生的科研视野、激发学生的科研兴趣。此外，通过教师引导，鼓励学生大胆提出问题，自主探索，合作完成实验内容，培养学生的学术思维和综合创新能力。

Key words:

1. [1]
  张树永,张亚先,张剑荣.大学化学, 2018, 33(10), 1.
2. [2]
  李育佳,贾叙东,陈露洪,朱成建.大学化学, 2019, 34(10), 14.
3. [3]
  Fang, W. N.; Jia, S. S.; Chao, J.; Wang, L. Q.; Duan, X. Y.; Li, H. J.; Li, Q.; Zuo, X. L.; Wang, L. H.; Wang, L. H.; et al. Sci. Adv. 2019, 5, eaau4506.Fang, W. N.; Jia, S. S.; Chao, J.; Wang, L. Q.; Duan, X. Y.; Li, H. J.; Li, Q.; Zuo, X. L.; Wang, L. H.; Wang, L. H.; et al. Sci. Adv. 2019, 5, eaau4506.
4. [4]
  Wen, J.; Hong, L.; Krainer, G.; Yao, Q. Q.; Knowles, T. P. J.; Wu, S.; Perrett, S. J. Am. Chem. Soc. 2021, 143, 13056.Wen, J.; Hong, L.; Krainer, G.; Yao, Q. Q.; Knowles, T. P. J.; Wu, S.; Perrett, S. J. Am. Chem. Soc. 2021, 143, 13056.
5. [5]
  Sun, K.; Ju, Y.; Chen, C.; Zhang, P.; Sawyer, E.; Luo, Y.; Geng, J. Small Methods 2020, 4, 1900892.Sun, K.; Ju, Y.; Chen, C.; Zhang, P.; Sawyer, E.; Luo, Y.; Geng, J. Small Methods 2020, 4, 1900892.
6. [6]
  Guo, B.; Sheng, Y.; Zhou, K.; Liu, Q.; Liu, L.; Wu, H. C. Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 3602.Guo, B.; Sheng, Y.; Zhou, K.; Liu, Q.; Liu, L.; Wu, H. C. Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 3602.
7. [7]
  Chen, H.; Song, G.; Zhang, Y.; Ni, D.; Zhang, X.; Huang, Y.; Lou, J. Sci. China Life Sci. 2021, 64, 334.Chen, H.; Song, G.; Zhang, Y.; Ni, D.; Zhang, X.; Huang, Y.; Lou, J. Sci. China Life Sci. 2021, 64, 334.
8. [8]
  Cressiot, B.; Bacri, L.; Pelta, J. Small Methods 2020, 4, 2000090.Cressiot, B.; Bacri, L.; Pelta, J. Small Methods 2020, 4, 2000090.
9. [9]
  Deamer, D.; Akeson, M.; Branton, D. Nat. Biotechnol. 2016, 34, 518.Deamer, D.; Akeson, M.; Branton, D. Nat. Biotechnol. 2016, 34, 518.
10. [10]
  Kasianowicz, J.; Brandin, E.; Branton, D.; Deamer, D. Proc. Natl. Acad. Sci. 1996, 93, 13770.Kasianowicz, J.; Brandin, E.; Branton, D.; Deamer, D. Proc. Natl. Acad. Sci. 1996, 93, 13770.
11. [11]
  Zhang, J.; Hou, L.; Zuo, Z.; Ji, P.; Zhang, X.; Xue, Y.; Zhao, F. Nat. Biotechnol. 2021, 39, 836.Zhang, J.; Hou, L.; Zuo, Z.; Ji, P.; Zhang, X.; Xue, Y.; Zhao, F. Nat. Biotechnol. 2021, 39, 836.
12. [12]
  Riedl, J.; Ding, Y.; Fleming, A. M.; Burrows, C. J. Nat. Commun. 2015, 6, 8807.Riedl, J.; Ding, Y.; Fleming, A. M.; Burrows, C. J. Nat. Commun. 2015, 6, 8807.
13. [13]
  Tan, C. S.; Fleming, A. M.; Ren, H.; Burrows, C. J.; White, H. S. J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 14224.Tan, C. S.; Fleming, A. M.; Ren, H.; Burrows, C. J.; White, H. S. J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 14224.
14. [14]
  Long, Y. T.; Zhang, M. N. Sci. China Ser. B-Chem. 2009, 52, 731.Long, Y. T.; Zhang, M. N. Sci. China Ser. B-Chem. 2009, 52, 731.
15. [15]
  Chen, Z.; Wang, Z.; Xu, Y.; Zhang, X.; Tian, B.; Bai, J. Chem. Sci. 2021, 12, 15750.Chen, Z.; Wang, Z.; Xu, Y.; Zhang, X.; Tian, B.; Bai, J. Chem. Sci. 2021, 12, 15750.
16. [16]
  Brinkerhoff, H.; Kang, A. S. W.; Liu, J.; Aksimentiev, A.; Dekker, C. Science 2021, 374, 1509.Brinkerhoff, H.; Kang, A. S. W.; Liu, J.; Aksimentiev, A.; Dekker, C. Science 2021, 374, 1509.
17. [17]
  Yan, S.; Zhang, J.; Wang, Y.; Guo, W.; Zhang, S.; Liu, Y.; Cao, J.; Wang, Y.; Wang, L.; Ma, F.; et al. Nano Lett. 2021, 21, 6703.Yan, S.; Zhang, J.; Wang, Y.; Guo, W.; Zhang, S.; Liu, Y.; Cao, J.; Wang, Y.; Wang, L.; Ma, F.; et al. Nano Lett. 2021, 21, 6703.
18. [18]
  Liu, S. C.; Ying, Y. L.; Li, W. H.; Wan, Y. J.; Long, Y. T. Chem. Sci. 2021, 12, 3282.Liu, S. C.; Ying, Y. L.; Li, W. H.; Wan, Y. J.; Long, Y. T. Chem. Sci. 2021, 12, 3282.
19. [19]
  Lucas, F. L. R.; Versloot, R. C. A.; Yakovlieva, L.; Walvoort, M. T. C.; Maglia, G. Nat. Commun. 2021, 12, 5795.Lucas, F. L. R.; Versloot, R. C. A.; Yakovlieva, L.; Walvoort, M. T. C.; Maglia, G. Nat. Commun. 2021, 12, 5795.
20. [20]
  Schmid, S.; Stömmer, P.; Dietz, H.; Dekker, C. Nat. Nanotechnol. 2021, 16, 1244.Schmid, S.; Stömmer, P.; Dietz, H.; Dekker, C. Nat. Nanotechnol. 2021, 16, 1244.
21. [21]
  Qing, Y.; Ionescu, S. A.; Pulcu, G. S.; Bayley, H. Science 2018, 361, 908.Qing, Y.; Ionescu, S. A.; Pulcu, G. S.; Bayley, H. Science 2018, 361, 908.
22. [22]
  Qing, Y.; Bayley, H. J. Am. Chem. Soc. 2021, 143, 18181.Qing, Y.; Bayley, H. J. Am. Chem. Soc. 2021, 143, 18181.
23. [23]
  Jia, W.; Hu, C.; Wang, Y.; Gu, Y.; Qian, G.; Du, X.; Wang, L.; Liu, Y.; Cao, J.; Zhang, S.; et al. Nat. Commun. 2021, 12, 5811.Jia, W.; Hu, C.; Wang, Y.; Gu, Y.; Qian, G.; Du, X.; Wang, L.; Liu, Y.; Cao, J.; Zhang, S.; et al. Nat. Commun. 2021, 12, 5811.
24. [24]
  Zhou, B.; Wang, Y.; Cao, C.; Li, D.; Long, Y. Sci. China Chem. 2018, 61, 1385.Zhou, B.; Wang, Y.; Cao, C.; Li, D.; Long, Y. Sci. China Chem. 2018, 61, 1385.
25. [25]
  Gu, Z.; Ying, Y. L.; Long, Y. T. Sci. China Chem. 2018, 61, 1483.Gu, Z.; Ying, Y. L.; Long, Y. T. Sci. China Chem. 2018, 61, 1483.
26. [26]
  Gu, Z.; Wang, H.; Ying, Y. L.; Long, Y. T. Sci. Bull. 2017, 62, 1245.Gu, Z.; Wang, H.; Ying, Y. L.; Long, Y. T. Sci. Bull. 2017, 62, 1245.
27. [27]
  Sui, X. J.; Li, M. Y.; Ying, Y. L.; Yan, B. Y.; Wang, H. F.; Zhou, J. L.; Gu, Z.; Long, Y. T. J. Anal. Test. 2019, 3, 134.Sui, X. J.; Li, M. Y.; Ying, Y. L.; Yan, B. Y.; Wang, H. F.; Zhou, J. L.; Gu, Z.; Long, Y. T. J. Anal. Test. 2019, 3, 134.
28. [28]
  杨铖宇,顾震,胡正利,应佚伦,龙亿涛.电化学, 2019, 25(3), 312.
29. [29]
  Hu, Z. L.; Ying, Y. L.; Huo, M. Z.; Kong, X. F.; Yu, X. D.; Zhang, J. R.; Long, Y. T. J. Chem. Educ. 2020, 97, 4345.Hu, Z. L.; Ying, Y. L.; Huo, M. Z.; Kong, X. F.; Yu, X. D.; Zhang, J. R.; Long, Y. T. J. Chem. Educ. 2020, 97, 4345.
30. [30]
  Li, M. Y.; Ying, Y. L.; Yu, J.; Liu, S. C.; Wang, Y. Q.; Li, S.; Long, Y. T. JACS Au 2021, 1, 967.Li, M. Y.; Ying, Y. L.; Yu, J.; Liu, S. C.; Wang, Y. Q.; Li, S.; Long, Y. T. JACS Au 2021, 1, 967.
31. [31]
  Huo, M. Z.; Hu, Z. L.; Ying, Y. L.; Long, Y. T. Proteomics 2021, e2100041.Huo, M. Z.; Hu, Z. L.; Ying, Y. L.; Long, Y. T. Proteomics 2021, e2100041.
32. [32]
  Li, S.; Wu, X. Y.; Li, M. Y.; Liu, S. C.; Ying, Y. L.; Long, Y. T. Small Methods 2020, 4, 2000014.Li, S.; Wu, X. Y.; Li, M. Y.; Liu, S. C.; Ying, Y. L.; Long, Y. T. Small Methods 2020, 4, 2000014.
33. [33]
  Wu, X. Y.; Wang, M. B.; Wang, Y. Q.; Li, M. Y.; Ying, Y. Q.; Huang, J.; Long, Y. T. CCS Chem. 2019, 1, 304.Wu, X. Y.; Wang, M. B.; Wang, Y. Q.; Li, M. Y.; Ying, Y. Q.; Huang, J.; Long, Y. T. CCS Chem. 2019, 1, 304.
34. [34]
  李孟寅,应佚伦,龙亿涛.化学学报, 2019, 77(10), 984.
35. [35]
  武雪原,应佚伦,龙亿涛.高等学校化学学报, 2019, 40(9), 1825.
36. [36]
  Hu, Z. L.; Huo, M. Z.; Ying, Y. L.; Long, Y. T. Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 133, 14862.Hu, Z. L.; Huo, M. Z.; Ying, Y. L.; Long, Y. T. Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 133, 14862.
37. [37]
  Restrepo-Pérez, L.; Joo, C.; Dekker, C. Nat. Nanotechnol. 2018, 13, 786.Restrepo-Pérez, L.; Joo, C.; Dekker, C. Nat. Nanotechnol. 2018, 13, 786.
38. [38]
  Cao, C.; Liao, D. F.; Yu, J.; Tian, H.; Long, Y. T. Nat. Protoc. 2017, 12, 1901.Cao, C.; Liao, D. F.; Yu, J.; Tian, H.; Long, Y. T. Nat. Protoc. 2017, 12, 1901.
39. [39]
  曹婵,廖冬芳,应佚伦,龙亿涛.化学学报, 2016, 74(9), 734.
40. [40]
  Boukhet, M.; Piguet, F.; Ouldali, H.; Pastoriza-Gallego, M.; Pelta, J.; Oukhaled, A. Nanoscale 2016, 8, 18352.Boukhet, M.; Piguet, F.; Ouldali, H.; Pastoriza-Gallego, M.; Pelta, J.; Oukhaled, A. Nanoscale 2016, 8, 18352.
41. [41]
  杨洁,李爽,武雪原,龙亿涛.分析化学, 2017, 45(12), 1766.
42. [42]
  Wang, H. Y.; Ying, Y. L.; Li, Y.; Kraatz, H. B.; Long, Y. T. Anal. Chem. 2011, 83, 1746.Wang, H. Y.; Ying, Y. L.; Li, Y.; Kraatz, H. B.; Long, Y. T. Anal. Chem. 2011, 83, 1746.
43. [43]
  应佚伦,张星,刘钰,薛梦竹,李洪林,龙亿涛.化学学报, 2013, 71(1), 44.
44. [44]
  胡正利,杜冀晖,应佚伦,彭岳一,曹婵,龙亿涛.化学学报, 2017, 75(11), 1087.
45. [45]
  Yang, C.; Liu, L.; Zeng, T.; Yang, D. W.; Yao, Z. Y.; Zhao, Y. L.; Wu, H. C. Anal. Chem. 2013, 85, 7302.Yang, C.; Liu, L.; Zeng, T.; Yang, D. W.; Yao, Z. Y.; Zhao, Y. L.; Wu, H. C. Anal. Chem. 2013, 85, 7302.
46. [46]
  牛红艳,胡正利,应佚伦,龙亿涛.化学学报, 2019, 77(10), 989.
47. [47]
  Niu, H. Y.; Li, M. Y.; Ying, Y. L.; Long, Y. T. Chem. Sci. 2022, 13, 2456.Niu, H. Y.; Li, M. Y.; Ying, Y. L.; Long, Y. T. Chem. Sci. 2022, 13, 2456.

扫一扫看文章

计量

PDF下载量: 17
文章访问数: 1684
HTML全文浏览量: 242

通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com

1.
沈阳化工大学材料科学与工程学院沈阳 110142

生物纳米孔道单分子多肽磷酸化识别与测量的创新综合实验

通讯作者: 龙亿涛, yitaolong@nju.edu.cn

English

生物纳米孔道单分子多肽磷酸化识别与测量的创新综合实验

Corresponding author: Yi-Tao Long, yitaolong@nju.edu.cn

CCS Chemistry：嵌段共聚物自组装成 “三明治”二维有机材料，实现纳米级压力传感功能

CCS Chemistry：颜徐州、鲍哲南：你的皮肤可能是一片SPMs

CCS Chemistry：工作高效不疲劳，只须让催化剂动起来

CCS Chemistry：静电组装导向聚合- 聚电解质纳米凝胶量化制备新策略

CCS Chemistry：金黄色葡萄球菌醛基脱氢酶是如何识别特异性底物的？

计量

通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com

中国化学会秘书处

生物纳米孔道单分子多肽磷酸化识别与测量的创新综合实验

通讯作者: 龙亿涛, yitaolong@nju.edu.cn

English

生物纳米孔道单分子多肽磷酸化识别与测量的创新综合实验

Corresponding author: Yi-Tao Long, yitaolong@nju.edu.cn

CCS Chemistry：嵌段共聚物自组装成 “三明治”二维有机材料，实现纳米级压力传感功能

CCS Chemistry：颜徐州、鲍哲南： 你的皮肤可能是一片SPMs

CCS Chemistry：工作高效不疲劳，只须让催化剂动起来

CCS Chemistry：静电组装导向聚合- 聚电解质纳米凝胶量化制备新策略

CCS Chemistry：金黄色葡萄球菌醛基脱氢酶是如何识别特异性底物的？

计量

文章相关

通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com

中国化学会秘书处

CCS Chemistry：颜徐州、鲍哲南：你的皮肤可能是一片SPMs