Integration of a fluorescent molecular biosensor into self-assembled protein nanowires: a large sensitivity enhancement.

荧光生物传感器

甲基对硫磷（methyl parathion, MP）；样品基质：50 mM sodium phosphate 缓冲液（pH 8.0）溶液

该传感器以 MPH 为识别/催化元件，以 E2GFP 为荧光换能元件。MPH 催化甲基对硫磷（MP）水解，生成对硝基酚、二甲基硫代磷酸和 H+。E2GFP 为 pH 敏感荧光蛋白，其荧光强度随周围 H+ 浓度升高而降低，因此 MP 浓度越高，酶反应产生的 H+ 越多，荧光下降越明显。将 E2GFP-MPH 融合蛋白整合到 Sup351-61 自组装蛋白纳米线后，纳米线内部疏水界面有利于疏水性 MP 接近并富集，紧密蛋白结构限制酸性产物扩散，使 E2GFP 周围 H+ 积累增强，质子与 E2GFP 结合平衡前移，从而显著放大荧光响应。最终通过荧光强度或 I488/I523 比率变化读出 MP 浓度。

LOD: 1 pmol mL−1 (0.26 ng mL−1)

纳米线保留 MPH 催化活性与 E2GFP 的 pH 荧光响应，I488/I523 在 pH 6.0–8.0 范围内随 pH 降低而下降。酶活性约为 E2GFP-MPH 的 3 倍，比游离 MPH 高 10.4%。纳米线可检测 1 pmol/mL（0.26 ng/mL）MP，较 E2GFP-MPH 提高约 10000 倍；简单混合 E2GFP 与 MPH 的灵敏度分别低约 100 倍和 10^7 倍。最低荧光出现时间约 4 分钟，比融合传感器长约 1 分钟，提示 H+ 扩散减慢。作者认为该策略可推广至多种高灵敏分子生物传感器。

本文报道了一种用于检测农药甲基对硫磷（MP）的荧光分子生物传感器及其蛋白纳米线增强体系。作者将 pH 敏感绿色荧光蛋白突变体 E2GFP 与甲基对硫磷水解酶 MPH 基因融合，构建 E2GFP-MPH 融合蛋白。MPH 催化 MP 水解产生 H+，使 E2GFP 周围质子浓度升高，引起荧光强度下降，从而实现 MP 的荧光检测。为进一步提高灵敏度，作者将 E2GFP-MPH 与酵母淀粉样蛋白片段 Sup351-61 融合，使其在磷酸盐缓冲液中自组装形成蛋白纳米线。TEM 显示纳米线直径约 21.5 nm、长度可达 800 nm，且保留 MPH 催化活性和 E2GFP 荧光 pH 响应。纳米线中疏水界面有利于 MP 富集，紧密结构限制酸性产物扩散，使 E2GFP 周围 H+ 积累增强，荧光响应显著放大。该纳米线传感器可检测低至 1 pmol/mL（0.26 ng/mL）的 MP，灵敏度较 E2GFP-MPH 提高约 10000 倍，为构建高灵敏分子生物传感器提供了模型。