Die topologische Vielfalt der G-Quadruplex-Strukturen (G4) steht in engem Zusammenhang mit ihren biologischen Funktionen. Die Entwicklung hochempfindlicher Nachweismethoden ist entscheidend für das Verständnis der Struktur-Funktions-Beziehung. Diese Studie bewertet systematisch die Erkennungsleistung von drei Nanoporen – dem Porin MspA aus Mycobacterium smegmatis, Aerolysin (AeL) und Alpha-Hämolysin (HL) – für G4 und entwickelte erfolgreich ein einzelmolekulares, markerfreies Nanoporen-G4-Sensorsystem mit HL als Kernkomponente. Das System kann effizient einzelsträngige DNA (ssAf17) von verschiedenen Topologien von G4 unterscheiden, darunter die parallele Struktur c-Myc, die antiparallele Struktur TBA und die Mischstruktur H24A. Um das Problem der zu langen Blockierungszeit von c-Myc27bp zu lösen, wurde die c-Myc77bp-Struktur konstruiert, indem jeweils 25 Adenine (A) an beiden Enden der Sequenz hinzugefügt wurden. Diese Struktur zeigt während des Durchgangs durch den Porus charakteristische "sekundäre Stufensignale" und verbessert dadurch signifikant die Signalunterscheidung und Durchlassrate. Die Studie bietet eine neue Strategie für die einzelmolekulare Analyse der G4-Topologie und erweitert die Anwendung der Nanoporentechnologie in der Analyse komplexer Nukleinsäurestrukturen. Sie liefert technische Unterstützung für die Entwicklung zielgerichteter Medikamente für verwandte Krankheiten.

Nanoporentechnologie; G-Quadruplexe; einzelmolekulare Sensorik; Topologieunterscheidung; Alpha-Hämolysin