电场驱动的表面等离子体单颗粒编码成像测量小分子-膜蛋白结合动力学

膜蛋白作为细胞膜上的关键功能分子，在细胞信号转导、物质运输和能量转换等生命过程中发挥着核心作用，是现代药物研发的重要靶点，超过60%的临床药物通过作用于膜蛋白发挥疗效。然而，如何在接近生理环境的条件下保持膜蛋白的天然构象并准确测定其与小分子配体的相互作用动力学参数（包括结合常数Kd、结合速率kon和解离速率koff等），一直是药物研发领域面临的重要技术挑战。

近日，亚利桑那州立大学的王少鹏副教授团队、厦门大学的曹烁晖副教授以及约翰霍普金斯大学医学院朱恒教授的团队展开合作研究，取得了突破性进展。研究团队通过将金纳米颗粒-病毒复合物自组装在表面等离子体传感器芯片上，构建了高密度、高灵敏度的表面等离子体纳米振子阵列检测系统。在交变电场驱动下，研究团队采用宽场表面等离子体成像技术实现了纳米振子振幅变化的精确测量。这项技术将病毒展示技术与电荷敏感表面等离子体测量技术相结合，其独特的电荷敏感检测机制，能够在单个纳米传感器分辨率水平上，灵敏地检测病毒颗粒表面膜蛋白与小分子配体的特异性结合，其检测灵敏度显著超越了传统的基于质量变化的检测技术。该平台引入"亲和力"编解码策略，具有指数级的多重检测能力。以五对G蛋白偶联受体（GPCR）及其对应小分子配体的相互作用为模型，仅需两种四态DNA解码输入，即可在单一传感器芯片上实现对全部纳米振子的同步识别和动力学参数的并行测定，充分验证了该平台的高通量筛选能力。

该项研究成果为膜蛋白测量研究提供新工具，不仅解决了传统技术难以在生理条件下保持膜蛋白天然构象的技术难题，更为创新药物研发提供高效、精准的筛选平台，对推动精准医疗和个性化药物研发具有重要意义。

文章的第一作者是厦门大学的曹烁晖副教授，通讯作者为亚利桑那州立大学的王少鹏副教授。