南大2026第11篇正刊！黄硕教授为唯一通讯作者在《Nature》发表研究成果

TOP推荐语

近日，南京大学化学学院黄硕教授团队在单分子肽测序领域取得了重要突破，通过首创的“边切边测”（chop and measure）策略成功实现了单氨基酸分辨率的肽序列测定。在该工作中，黄硕教授科研团队通过遗传密码子扩展技术构建了首个具有双重反应位点的耻垢分枝杆菌孔蛋白A（MspA）纳米孔，并对其进行了双重功能化修饰，建立了全新的“动态孔物成环”（简称孔物成环）（transient Pore Analyte Looping，tPAL）检测模式。这一独特检测架构有别于传统的纳米孔随机传感模式：待测肽分子的C端被共价连接在孔道下沿，其游离N端可以通过可逆配位相互作用与孔道识别区修饰的次氮基三乙酸-镍离子（NTA-Ni）适配器发生特异性结合，实现对锚定肽段N端的重复读取。这种多次重读机制能够有效抵消单次测量的随机误差，大幅提升N端识别的精准度。

南京大学2026年正刊统计（通讯作者）：

2026年7月29日，南京大学化学学院黄硕教授为论文的唯一通讯作者在全球顶级 科研期刊《Nature》发表题为“Sequential reading of a stepwise shortened peptide immobilized on nanopore”的研究论文。南京大学化学学院黄硕课题组博士生陈佳璐、张含含及博士后王可凡为该论文的共同第一作者。南京大学为本论文的第一完成单位。

值得注意的是，这是南京大学2026年度第11篇Nature/Science正刊（通讯作者），也是南京大学本年度第8篇Nature/Science正刊（通讯作者+第一作者） 。

蛋白质是生命活动的核心执行者，其序列信息是解码生物过程与疾病机制的关键钥匙。然而，Edman降解和质谱等传统测序技术在检测灵敏度与动态范围上存在明显局限，难以对低丰度蛋白以及翻译后修饰进行全面、精准的分析。这一技术瓶颈推动了单分子肽测序的发展，以期实现单分子水平上肽序列的直接、高分辨率解析。

纳米孔是一种新兴的单分子测序技术，已经在核酸测序领域取得突破性进展，也为蛋白质组学研究的技术革新提供了全新的解题思路。但是，纳米孔肽测序技术的开发面临着远超核酸测序的多重挑战，不仅需要精准区分构成肽链的20种天然氨基酸与种类繁多的翻译后修饰，还需要克服肽链折叠结构与非均匀电荷分布所带来的检测困难。这些挑战对纳米孔道的空间分辨能力提出了极高的要求，同时也亟需发展更有效的测序策略，以实现肽段序列的可控、顺序读取。

近日，我们课题组在单分子肽测序领域取得了重要突破：报道了一种名为“动态孔物成环”（简称孔物成环）（transient Pore Analyte Looping，tPAL）的新型纳米孔检测模式，并结合首创的“边切边测”（chop and measure）策略成功实现了单氨基酸分辨率的肽序列测定。在该工作中，我们通过遗传密码子扩展技术构建了首个具有双重反应位点的工程化纳米孔（图1a），并对其进行了双重功能化修饰（图1b），建立了全新的tPAL检测模式。在这种独特的检测架构下，待测肽分子的C端被共价锚定在孔道下沿，其游离N端可以与孔道识别区修饰的次氮基三乙酸-镍离子（NTA-Ni）适配器形成可逆配位结合，从而实现对单个肽分子的连续、重复且高精度的测量（图1c，d）。

图1：tPAL测量体系的构建

在此基础之上，我们进一步引入了胆固醇修饰的氨肽酶，借助胆固醇基团与磷脂膜的相互作用，将氨肽酶富集在孔道周围，对孔道上锚定的单条肽链进行逐个氨基酸的顺序水解。在此过程中，NTA-Ni适配器可同步识别每一步酶切后肽链N端的变化，并输出对应的特征电流信号（图2a）。结合k-mer信号数据库及定制开发的机器学习算法，对测序信号进行识别与解码，可以重构出完整的肽序列（图2b-e）。该方法解决了长期以来纳米孔肽测序分辨率不足、信号均一性差的关键瓶颈，实现了单氨基酸分辨率的序列读取，能够直接识别出肽链中的单个氨基酸突变、翻译后修饰及非天然氨基酸插入，为手性肽分析和蛋白质组学研究提供了全新的技术路径，展现出广阔的应用前景。

图2：基于“边切边测”策略的肽测序方法

作者简介

黄硕，本文通讯作者，现任南京大学化学学院教授、博士生导师，生命分析化学国家重点实验室研究员。 2015年7月起任南京大学化学化工学院教授，同年入选国家海外引才计划青年项目。

2006年获南京大学物理学学士学位，2011年获美国亚利桑那州立大学生物物理学博士学位，2011-2015年在英国牛津大学从事博士后研究。

主要研究方向为基于纳米孔的单分子生物传感器技术开发及单分子显微成像技术。

陈佳璐，本文第一作者，现任南京大学化学学院2021级博士（直博生）。技术创新：开创tPAL技术，开创边切边测技术。已在《Nature》等顶尖科研期刊发表最新研究成果。

张含含，本文共同第一作者，南京大学化学学院2025级博士。已在《Nature》《Angewandte Chemie International Edition》等多个顶尖科研期刊发表最新研究成果。

王可凡，本文共同第一作者，现任南京大学化学学院黄硕教授课题组博士后，南京大学化学学院2022级博士。技术创新：开创可点击纳米孔技术，开创纳米孔氨基酸传感器，开发了纳米孔肽拼接测序法。已在《Nature》《Nature Nanotechnology》《Nature Methods》《Angewandte Chemie International Edition》《Nano Letters》等多个顶尖科研期刊发表最新研究成果。

编辑、审核：艾克旦

版权声明：本文由“TOP大学来了”综合自“南京大学黄硕课题组、Nature”，文章转摘只为学术传播，如涉及侵权问题，请联系我们，我们将及时修改或删除。