DNA-ペプチド複合型ナノポアの創出と一分子センシングの実証に成功

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2026-05-26 東京農工大

東京農工大学(Tokyo University of Agriculture and Technology)らの研究グループは、DNAとペプチドを組み合わせた新しい人工ナノポアを開発し、一分子レベルで分子を検出できることを実証した。研究では、DNAナノ構造を足場として、ゆるやかな集合構造を形成するペプチド「alamethicin(ALM)」を配置することで、大口径かつ安定性の高いDNA–ペプチド複合型ナノポアを構築した。電気生理測定の結果、DNAや長鎖アミノ酸、短鎖ペプチドがナノポアを通過する際に生じるイオン電流変化を高感度に検出でき、分子量に応じて電流変化量が異なることを確認した。これにより、一分子センシング技術として有望であることが示された。従来の天然タンパク質由来ナノポアに比べ、人工設計の自由度が高く、標的分子に応じた機能付与が可能である点が特徴である。今後は高精度バイオセンサー、DNA・タンパク質解析、次世代医療診断、人工細胞や分子機械技術への応用が期待される。

DNA-ペプチド複合型ナノポアの創出と一分子センシングの実証に成功
図1:設計したDNA–ペプチド複合ナノポア。DNAからなる足場構造によりペプチドの会合を支持しつつ、パッキングが過度に密となってポア径が小さくなることを防ぐため、ペプチド間相互作用の弱いペプチドであるalamethicin(ALM)を用いた。
(Z.Peng et al., Angewandte Chemie, 2026より引用)

<関連情報>

緩やかに充填されたペプチドによって実現された、大径DNA足場ナノポアによる単一分子センシング Large-Diameter DNA-Scaffolded Nanopores Enabled by Loosely Packed Peptides for Single-Molecule Sensing

Zugui Peng, Daisuke Noshiro, Shiroh Futaki, Ryuji Kawano
Angewandte Chemie  Published: 22 May 2026
DOI:https://doi.org/10.1002/ange.3311099

ABSTRACT

Creating alternative nanopores is crucial for advancing single-molecule methodologies. Peptide nanopores scaffolded by DNA nanostructures have emerged as a promising class of chemically synthesizable nanopores with organized geometries. However, no such nanopores have yet achieved single-molecule detection due to size limitations. Here, we overcome this limitation by employing the alamethicin (ALM) peptide, based on the hypothesis that peptides with looser helix–helix packing are advantageous for constructing large-diameter nanopores. The resulting DNA–ALM nanopores exhibited long-lived open states and conductance values comparable to those of natural protein nanopores. To further enhance pore functionality, we introduced asymmetric electrostatic forces by harnessing the intrinsic helix dipole of ALM, which facilitated pore expansion and improved ion transport efficiency. This modification led to enhanced conductance levels and enabled single-molecule sensing of biomolecules, including DNA and peptides. Overall, this work demonstrates a generalizable strategy for constructing functional, chemically synthesizable nanopores, providing a foundation for programmable nanopore design and next-generation biosensing applications.

細胞遺伝子工学
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