Nat Nanotechnol ：吴海臣等开发纳米孔新方法，实时追踪神经递质代谢全过程

发布时间：2026-09-04来源：iNature

儿茶酚胺，包括多巴胺、去甲肾上腺素（亦称norepinephrine）和肾上腺素（亦称epinephrine），是神经和内分泌功能的重要调节因子。尽管它们通过一个支链苯丙氨酸代谢途径合成，但对调控其产生的酶促过程进行直接、动态监测仍具有挑战性。

2026年9月1日，中国科学院化学研究所吴海臣、西华大学刘蕾共同通讯在

Nature Nanotechnology（IF=37.5）

在线发表题为

Nanopore-enabled time-resolved monitoring of catecholamine-related phenylalanine metabolism

的研究论文。

该研究巧妙地设计了一种基于MspA纳米孔的双识别传感平台，成功在单分子水平上实现了对苯丙氨酸代谢通路全部关键分子的同步区分与实时追踪，并揭示了碘酪氨酸脱卤酶1（DEHAL1）缺乏症患者代谢异常的潜在机制。

儿茶酚胺生物合成的破坏与多种疾病相关，包括帕金森病、多巴反应性肌张力障碍、抑郁症、精神分裂症、注意缺陷/多动障碍、直立性低血压和多巴胺β-羟化酶（DBH）缺乏症。鉴于儿茶酚胺在健康和疾病中的核心作用，迫切需要灵敏且动态的工具来实时监测其生物合成和调控。

检测Phe、Tyr和儿茶酚胺的传统方法，如质谱法、比色法和荧光法、酶联免疫吸附测定以及基于色谱的技术，往往缺乏在复杂生物环境中进行实时或低丰度检测所需的时间分辨率和灵敏度。这突显了对创新监测策略的迫切需求。

时间分辨监测儿茶酚胺相关苯丙氨酸代谢途径的纳米孔传感策略（图源自

Nature Nanotechnology

）

在这里，研究人员使用纯化的酶和辅因子，在体外重建了从苯丙氨酸到肾上腺素的完整儿茶酚胺生物合成途径，并将该系统与基于纳米孔的单分子传感相偶联。通过在单个纳米孔平台内整合两种正交的分子识别模式，实现了对该途径中所有代谢中间产物和终产物的高特异性检测。实时监测使能够以单分子分辨率直接观察途径进展和调控扰动。

利用这一方法，证明了6-甲基异硫氰酸酯可干扰儿茶酚胺生物合成，为碘酪氨酸脱卤酶1（DEHAL1）缺乏如何损害儿茶酚胺产生提供了机制性见解。总之，这种整合了酶学和免标记纳米孔传感的平台能够对神经递质代谢和调控进行时间分辨解析，并为以单分子分辨率研究复杂生化途径提供了一个通用框架。

参考消息：https://www.nature.com/articles/s41565-026-02273-3

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