Diese Studie zielt darauf ab, eine markierungsfreie Einzelmolekülerkennungsmethode mittels Nanoporen zur Identifizierung der Topologie von G-Quadruplex-Strukturen (G4) zu etablieren. Zunächst wurde anhand der parallelen G4-Sequenz des Gefäßendothelialen Wachstumsfaktorpromotors (VEGF) die Nachweisleistung der G4-Moleküle durch drei Nanoporen verglichen: das Porin von Mycobacterium smegmatis (MspA), Aerolysin (AeL) und α-Hämolysin (HL), wobei α-Hämolysin als Kanal für nachfolgende Experimente ausgewählt wurde. Anschließend wurden drei repräsentative G4-Modelle ausgewählt: die parallele 27bp-Sequenz des Onkogens c-Myc (c-Myc27bp), den antiparallelen Thrombinaptamer (TBA) und die menschliche Telomer-DNA-G4-Sequenz (H24A). Ihre topologische Konformation wurde mittels zirkularem Dichroismus (CD) bestätigt, und eine differenzierende Einzelmolekülerkennung wurde mit dem α-Hämolysin-Nanopor durchgeführt. Um das Problem der langen Blockierungszeit und der geringen Durchgangseffizienz von c-Myc27bp zu lösen, wurden an beiden Enden jeweils 25 Adenine eingefügt, um c-Myc77bp zu konstruieren und das Durchgangsverhalten zu optimieren. Die Ergebnisse zeigen, dass α-Hämolysin-Nanoporen ssDNA (ssAf17) effektiv von drei verschiedenen topologischen G4-Molekültypen unterscheiden können; dabei erzeugte das optimierte c-Myc77bp während des Durchgangs charakteristische sekundäre Stufensignale, die die Signalerkennung und Durchgangseffizienz deutlich verbesserten. Diese Ergebnisse zeigen, dass das auf α-Hämolysin basierende Nanopor-Einzelmolekül-Sensorsystem für die markierungsfreie Identifizierung der G4-Topologie verwendet werden kann, bietet eine neue technische Strategie zur Analyse fortgeschrittener Nukleinsäurestrukturen und unterstützt die Erforschung krankheitsbezogener G4-Mechanismen und die Entwicklung zielgerichteter Medikamente.

Nanopor-Technologie; G-Quadruplex; Einzelmolekülsensor; Topologieunterscheidung; α-Hämolysin