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纳米孔：从 DNA 测序到工业过滤的协同作用
粒子和细胞。2,3 在传感原理中，单个分析物在电诱导下通过一个充满电解质的小孔（图 1，左图）会导致电解质离子阻塞而导致电阻瞬时可检测到的增加，这在 DNA 测序中可以区分非常相似的核碱基。4 单纳米孔研究通常受到生物通道和孔的启发，它们具有极高的离子选择性和通量，另外还可用作离子信号的开关、放大器和中继系统。5 因此，纳米孔用于制备模拟生物通道特性和控制溶液中离子传输的系统。6–9 此外，单纳米孔提供了一个模型系统来揭示纳米限制引起的新物理和化学现象、传输特性和传输模式。10–12 研究离子、小有机分子、折叠蛋白质、DNA 和 RNA 以及延伸有机聚合物和生物聚合物的传输。由于单纳米孔在生物传感和仿生学中的应用，人们主要在水性和明确定义的溶液中探测单纳米孔。根据应用的不同，单纳米孔的开口直径可为 0.3 至数百纳米，长度可从单个原子层到微米级。多孔膜在技术上与单孔系统截然不同。多孔膜的应用可能需要数千平方米的膜。多孔膜每年创造 100 亿美元的市场，在水基和非水过滤、气体分离、燃料电池和电池组以及包括小分子和折叠蛋白质在内的生物材料纯化（用于食品加工、生物技术和生物医学）中必不可少。15–18 在这些应用中，膜用作选择性屏障，允许一种或多种分子通过，同时主要将其他分子保留在表面上
开发了纳米孔测序策略，用于检测突变，在金黄色葡萄球菌菌株中赋予万古霉素中间耐药性
摘要金黄色葡萄球菌是菌血症和其他医院感染的主要原因。细胞壁活性抗生素万古霉素通常用于治疗耐甲氧西林（MRSA）和敏感（MSSA）感染。万古霉素中间的金黄色葡萄球菌（Visa）变体可以通过从头突变产生。在这里，我们进行了试点实验，以开发一种基于PCR/长阅读测序的合并的方法，用于检测先前已知的签证突变。引物旨在生成10个含量涵盖与签证表型相关的16个基因。我们对牛津纳米孔衔接子的读数长期读取，我们对据和and go骨流通量进行了测序。然后，我们通过映射读取读取的父母共识或已知参考序列，并比较称为变体与实验室选择中已知签证突变的数据库进行了比较。池中的每个扩增子被测序为高（。1,000）覆盖范围，并且在扩增子长度和覆盖范围之间未发现任何关系。我们还能够检测到因果突变（步行646c。g）在源自USA300菌株的签证突变体中（来自父母菌株N384的N384-3）。将突变体（N384-3）和父母（N384）DNA从0到1个突变体以不同的比例（N384）DNA表明平均次要等位基因频率（6.5％）的突变检测阈值在95％侧置（两个标准的差异高于平均突变频率高于平均值的频率））。该研究奠定了直接的金黄色葡萄球菌抗生素抗生素基因型基因型推断，并使用临床样品的快速纳米孔测序。
通过将水通道蛋白定向插入固态纳米孔来形成生物混合膜
摘要：生物混合纳米孔将固态纳米孔的耐用性与生物纳米孔的精确结构和功能相结合。必须特别注意控制生物纳米孔与固态纳米孔接触后如何适应周围环境。两个主要挑战是在动态条件下精确控制这种适应性并提供可用于工程应用的预先设计的功能。在这项工作中，我们报告了一种独特的生物混合活性膜层的计算设计，该膜层由水通道蛋白结合的脂质纳米盘定向插入模型烷基功能化的二氧化硅孔中构建而成。我们表明，在水性环境中，当固态纳米孔两侧存在压力差时，围绕水通道蛋白的脂质分子的烃尾与功能化二氧化硅纳米孔内表面的烷基之间的优先相互作用使水通道蛋白结合的脂质壳能够通过挤出水分子插入纳米孔。相同的优先相互作用决定了插入的水通道蛋白结合脂质壳的结构稳定性以及脂质-烷基界面的水密封性。我们进一步表明，在烷基官能化的二氧化硅纳米孔中稳定的水通道蛋白在纯水和盐水中都保留了其生物结构和功能，而且值得注意的是，它的水渗透性与在生物环境中测量的渗透性相同。设计的生物混合膜可以为开发用于水过滤的耐用转化装置铺平道路。关键词：生物混合纳米孔、水通道蛋白、纳米盘、定向插入、渗透性、分子动力学模拟■简介
用DNA制成的高度形状和大小可调膜纳米孔
17。在这里，我们表明使用DNA的理性设计可以大大扩展膜纳米孔的结构和功能范围。我们的设计策略将DNA双链体捆成成孔亚基，它们会模块化形成可调的孔形状和最高数十纳米的管腔宽度。可以选择附加识别或信号的功能单元。通过拨入基本参数，我们使用广泛使用的研究和手持式分析设备通过电直接单分子传感来证明定制毛孔的实用性和潜力。设计师纳米孔说明了DNA纳米技术如何提供功能性生物分子结构，用于合成生物学，单分子酶学和生物物理分析以及便携式诊断和环境筛查。膜毛孔的管腔定义了它们在生物学和技术中的功能。在纳米孔传感中，通道宽度控制单个分子的入口和通过，并影响分析物阻断通道管腔18-
使用靶向等温扩增和纳米孔测序的结核分枝杆菌快速耐药基因分型工作流程
摘要 结核病 (TB) 的表型药物敏感性测试 (DST) 需要数周才能产生结果。虽然分子测试可以快速检测出耐药相关突变 (DRM)，但它们无法扩展到覆盖整个基因组和可以预测耐药性的许多 DRM。全基因组测序 (WGS) 方法是可扩展的，但如果直接在痰液上进行，通常需要目标富集步骤，例如核酸扩增。我们开发了一种靶向等温扩增-纳米孔测序工作流程，用于快速预测结核病分离株的耐药性。我们使用重组酶聚合酶扩增 (RPA) 对结核分枝杆菌基因组内的三个区域进行靶向等温扩增（37°C，90 分钟），然后在 MinION 上进行纳米孔测序。我们检测了 29 种耐药性 (DR) 结核病患者的分枝杆菌基因组 DNA 提取物，并将我们的结果与 Illumina 的 WGS 和表型 DST 的结果进行比较，以评估对利福平和异烟肼耐药性的预测准确性。RPA 扩增的保真度与高保真度 PCR 相当（100% 一致）。纳米孔测序产生的 DRM 预测与 WGS 相同，测序运行时间明显更快，只需几分钟而不是几天。我们工作流程对利福平耐药性预测的灵敏度和特异性分别为 96.3%（95% 置信区间 [CI]，81.0 至 99.9%）和 100.0%（95% CI，15.8 至 100.0%）。对于异烟肼耐药性预测，敏感性和特异性分别为 100.0%（95% CI，86.3 至 100.0%）和 100.0%（95% CI，39.8 至 100.0%）。每个样本的工作流程耗材成本不到 100 英镑。我们快速且低成本的药物耐药性基因分型工作流程可准确预测利福平和异烟肼耐药性，适合在资源有限的环境中使用。
使用基于CPF1的富集和牛津纳米技术的Bombyx Mori纤维蛋白重链基因的精确表征
简单的摘要：重要的经济昆虫Bombyx Mori（B。Mori）以其丝绸而闻名。B.莫里丝主要由涂有丝网膜蛋白的丝绸纤维组成。其中，丝绸纤维重链蛋白具有最高的含量和最大的分子量，该蛋白质由丝绸烤重链（FIBH）基因编码。目前，除了B. mori菌株p50t的FIBH的完整序列外，还没有有关该蛋白质的其他报道。这主要是因为FIBH中富含GC的重复序列形成的特殊结构阻碍了聚合酶的扩增和Sanger测序的应用。在这里，通过首席执行官获得了与p50t相似的Dazao的FIBH序列，该序列具有99.98％的相似性。据我们所知，这是中国B. mori菌株的第一个完整的FIBH序列。此外，还确定了FIBH重复单元中的甲基化CG位点。
nanopore的蒙特卡洛模拟-NSF -PAR
图2。（a）使用GCMC模拟在87.3 K.交叉点（绿色圆圈）和通道（黄色圆圈）孔（黑色圆圈（黑色圆圈））中使用的GCMC模拟获得的PCN-224的AR吸附等温线。封闭和开放圆圈分别对应于吸附和解吸等温线。（b）从吸附发作到完整填充的不同压力，在通道（绿色）和相交（黄色）孔之间的吸附分子分布的特征快照。每个隔室中的平均分子数在每个快照下面指示。（a）中的垂直虚线表示（b）中快照的压力。框架原子颜色代码：o，红色； H，隐藏； C，灰色； n，蓝色； ZR，紫罗兰。
使用 Oxford Nanopore 和 Illumina 平台对亚麻品种 Atlant 进行基因组测序
自古以来，人们就种植亚麻 ( Linum usitatissimum L. ) 以获取种子和纤维 ( Vaisey-Genser 和 Morris，2003 年 )。纤维亚麻比亚麻籽高，仅在茎的上部有分枝。亚麻籽的分枝从茎的中部开始，这些植物会产生许多大种子 ( Diederichsen 和 Richards，2003 年 )。亚麻籽富含 omega-3 脂肪酸和木脂素，其健康益处已在许多研究中得到证实 ( Caligiuri 等人，2014 年；Goyal 等人，2014 年；Kezimana 等人，2018 年；Parikh 等人，2019 年 )。因此，亚麻籽被用于食品和制药工业、动物饲料以及环保涂料和复合材料的生产（Singh 等人，2011；Corino 等人，2014；Goyal 等人，2014；Campos 等人，2019；Fombuena 等人，2019）。亚麻纤维是主要由纤维素组成的空心管；它们具有高强度和耐久性，可用于生产高质量的纺织品（Vaisey-Genser 和 Morris，2003）。亚麻纤维由于表面的芯吸和水分移动而具有很高的吸水能力，可用于制作炎热气候下的布料、帆、帐篷和地毯（Atton，1989）。然而，只有从亚麻茎的没有分支的部分才能获得长纤维；因此，尽管亚麻纤维质量很高，但它在很大程度上已被合成纤维所取代 ( Muir 和 Westcott，2003 年)。然而，对生态问题的认识引起了人们对使用对地球更具可持续性的材料的关注，人们对亚麻纤维的兴趣正在重新燃起。此外，在过去几年中，亚麻纤维已被积极用作复合材料的组成部分，在汽车、航空航天和包装应用中具有良好的潜力，在这些应用中，纤维长度并不十分重要 ( Zhu 等人，2013 年；Mokhothu 和 John，2015 年；Wu 等人，2016 年；Dhakal 和 Sain，2019 年；Fombuena 等人，2019 年；Goudenhooft 等人，2019 年；Zhang 等人，2020 年 a)。 2012 年，亚麻品种 CDC Bethune 的基因组在 Illumina 平台上进行了测序，采用双端和配对文库。结果组装结果为 302 Mb，其中 scaffild N50 约为 700 kb，contig N50 约为 20 kb，亚麻基因组覆盖率估计为 370 Mb，为 81%（Wang et al., 2012）。15 对 CDC 染色体的染色体水平组装
纳米孔测序作为一个可扩展的，具有成本效益的平台，用于分析临床T细胞疗法后多克隆矢量整合位点
基因修饰细胞中载体整合位点的抽象背景分析可以提供有关克隆性和对附近基因的潜在生物学影响的关键信息。当前的短阅读下一代测序方法需要专门的仪器和大批量运行。方法，我们使用纳米孔测序分析了由γ逆转录病毒载体转导的T细胞的矢量积分位点，SFG.ICASP9.2A。δCD19。DNA限制酶，用两个6个切割者NCOI和BSPHI消化；以及通过逆PCR或盒式连接PCR扩增的侧翼基因组DNA。嵌套PCR和条形码后，在牛津纳米孔平台上测序了扩增子。读取被过滤以质量，修剪和对齐。自定义工具的开发用于群集读取并合并重叠簇。结果逆PCR和盒式连接PCR都可以成功扩增侧翼基因组DNA，盒式连接PCR显示出较小的偏差。480万原始读数分为12,186个集群和6410个克隆。3'长末端重复（LTR） - 基因组连接可以在5-核苷酸跨度内解决大多数簇，并且在一个核苷酸跨度内，用于≥5个读取的簇。插入位点的染色体分布及其对接近转录起始位点的区域的偏爱与先前的γ逆转录病毒载体整合体的报告一致，该报告通过短阅读的下一代测序分析。结论我们的研究表明，使用纳米孔测序来绘制多克隆矢量积分位点是可行的。该测定是可扩展的，需要最低资本，这共同实现了具有成本效益和及时的分析。需要进一步的细化来减少扩增偏置并改善单核苷酸分辨率。
利用纳米孔靶向测序技术在临床实践中实现同一天同时诊断细菌和真菌感染
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