一种基于套索状肽的多功能电化学生物传感器：克服生物污损与酶促降解以实现免疫球蛋白 G 的高保真测定

《Analytical Chemistry》：A Multifunctional Lasso-like Peptide-Based Electrochemical Biosensor: Overcoming Biofouling and Enzymatic Degradation for High-Fidelity Immunoglobulin G Assay

　　

摘要

在复杂生物流体中对免疫球蛋白 G (IgG) 进行可靠的电化学检测，受到非特异性蛋白质污损和酶解降解的严重阻碍。受天然套索肽启发，我们工程化了一种完全由 D-氨基酸组成的多功能类套索肽 (LaP)，其独特地将末端半胱氨酸锚定结构域、两性离子抗污片段和特异性 IgG 识别片段整合到单一拓扑约束架构中。共价闭合的套索拓扑结构在空间上限制了蛋白酶接近切割敏感的肽键，而全 D-氨基酸骨架本身对天然存在的蛋白酶不可见。这些特性共同提供了双重物理和立体化学保护，同时保留了识别结构域的构象自由度以实现高效的目标结合。与序列相同的分支肽 (BrP) 相比，LaP 修饰的界面在未稀释血清中对非特异性蛋白质吸附表现出显著更优的抵抗性。分子动力学模拟显示，套索约束诱导羧肽酶 Y (CPY) 产生浅层、低亲和力的结合姿态，而 BrP 则深深穿透酶活性口袋。因此，基于 LaP 的生物传感器在 CPY 处理后信号变化微乎其微，而 BrP 则失去了大部分活性。LaP/AuNPs/PANI 电化学生物传感器实现了优异的选择性，即使在复杂血清基质中也能保持其分析性能。这项工作确立了一种设计拓扑约束、多功能肽界面的范式，克服了生物污损与酶解降解之间长期存在的权衡，为复杂生物基质中的高保真电化学生物传感开辟了新途径。