组成图示
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传感器类型
综述或非传感器论文
检测对象
CYP2C9（His-tagged cytochrome P450 2C9）；样品基质：DMPC 支持磷脂双分子层及 DMPC:DOGS-NTA-Ni2+ 混合双分子层（体外模拟膜）
检测原理
本研究并非浓度定量传感，而是以 AFM 表征 CYP2C9 与磷脂双分子层的界面相互作用。大肠杆菌表达的 CYP2C9 缺少 N 端跨膜结构域，但通过 F/G 螺旋附近疏水区域部分嵌入 DMPC 双分子层，并优先富集于凝胶相（Lβ）区域。蛋白嵌入使邻近磷脂有序度增加，局部熔点升高，导致凝胶相最后从蛋白周围熔融。对于含 DOGS-NTA-Ni2+ 的混合双分子层，CYP2C9 的 C 端 6×His 标签与 Ni2+-NTA 脂质头基发生配位结合，形成可逆非共价固定；加入 EDTA 螯合 Ni2+ 后蛋白解离。AFM 轻敲模式通过悬臂振动检测表面高度与相位滞后，蛋白突起表现为高度约 1.6–1.7 nm 和相位对比，从而反映蛋白结合与膜界面变化。原文未建立分析物浓度与信号定量关系。
检测灵敏度
原文未报告 LOD、线性范围、灵敏度斜率或相关系数。
效应效果
AFM 轻敲模式显示 CYP2C9 在 DMPC 双分子层中仅分布于凝胶相域，突起高度 1.73±0.41 nm、直径 60–80 nm（n=100），相位对比约 1°，表明蛋白与膜结合并改变局部脂质相行为。含 Ni-NTA 脂质体系中，0.7 nM CYP2C9 孵育 5 min 后形成 1.60±0.53 nm、15–20 nm 的单体突起，随机分布且洗涤不脱落；4 mM EDTA 孵育 5 min 可解离蛋白，显示 His 标签/Ni-NTA 结合具有可逆性和特异性。支持磷脂双分子层具有长期稳定性，作者认为该仿生膜界面可用于研究单个 P450 酶在药物代谢中的作用，并可能发展为生物传感器技术，但本文未给出实际样品回收率或与传统方法对比。
传感器的构成
- 基底：新鲜解理云母（mica），支撑磷脂双分子层并提供 AFM 成像平面
- 脂质修饰层：二肉豆蔻酰磷脂酰胆碱（DMPC）支持磷脂双分子层（SPB），形成仿生膜界面
- 螯合识别层：DOGS-NTA-Ni2+ 与 DMPC 按 4:1 混合，Ni2+-NTA 头基用于结合 His 标签
- 目标蛋白：大肠杆菌表达 C 端 6×His 标签 CYP2C9，作为被研究/可固定膜蛋白
- AFM 换能读出：Si3N4 悬臂（Nanoscope IV），轻敲模式获取形貌与相位信号
中文摘要
细胞色素P450（CYP）是药物及脂溶性外源物代谢的关键酶。本研究利用原子力显微镜（AFM）表征细胞色素P450 2C9（CYP2C9）与二肉豆蔻酰磷脂酰胆碱（DMPC）支持磷脂双分子层的相互作用。CYP2C9 被发现在部分熔融的 DMPC 双分子层中仅定位于凝胶相（Lβ）区域。尽管大肠杆菌表达的 CYP2C9 缺少 N 端跨膜结构域，AFM 形貌与相位图像显示其仍部分嵌入膜中，并导致周围磷脂熔点升高。作者进一步利用 C 端 6×His 标签与含 Ni2+-NTA 的脂质（DOGS-NTA-Ni2+）实现 CYP2C9 在磷脂双分子层上的可逆固定，加入 EDTA 可解离蛋白。该结果表明 His 标签/金属螯合脂质体系可用于构建仿生膜界面，并可能为生物传感器技术提供应用基础。
英文摘要
Cytochromes P450 (CYP) are key enzymes involved in the metabolism of drugs and other lipophilic xenobiotics and endogenous compounds. In this study, atomic force microscopy was applied to characterise the association of CYP2C9 to dimyristoylphosphatidylcholine (DMPC) supported phospholipid bilayers. CYP2C9 was found to exclusively localise in the gel domains of partially melted DMPC bilayers. Despite lacking the N-terminus transmembrane spanning domain, the CYP2C9 protein appeared to partially embed into the membrane bilayer, as evidenced by an increase in melting temperature of surrounding phospholipids. Reversible binding of CYP2C9 via an engineered His tag to a phospholipid bilayer was facilitated using nickel-chelating lipids, presenting potential applications for biosensor technologies.