I våra kroppar, överföring av genetisk information, virusinfektioner och proteinhandel, liksom syntesen och nedbrytningen av biomolekyler, är alla fenomen som kräver transport av molekyler genom kanaler. Att förbättra vår kontroll över dessa kanaler och molekylernas förmåga att komma över kan ha många potentiella tillämpningar inom energiområden, bioteknik och medicin. Dessa inkluderar ultrasnabb DNA-sekvensering, detektering av biologiska markörer som används vid sjukdomsdiagnostik, proteinvikning, högupplöst bestämning av biologiska molekylers storlek eller till och med kontroll av jon- eller biomolekyltransport genom proteinsensorn.

I en ny studie publicerad i EPJ E , Manuela Pastoriza-Gallego från University Paris-Seine, Frankrike, och kollegor har visat hur man ändrar yttre faktorer, såsom extern spänning, för att kontrollera transporten av en dextransulfatmolekyl - en polyelektrolyt - genom nanoporerna i aerolysinproteinkanalen.

Molekyler som korsar sådana biologiska kanaler består ofta av en kedja av atomer, som kan vara större än pordiametern, vanligtvis mindre än 2 nanometer i bredd och 10 nanometer i längd. Detta innebär att en drivkraft är nödvändig för att övervinna energibarriären för kanalen som begränsar kedjan till nanopor. Nivån på denna energibarriär beror också på molekyl-porinteraktionerna. Författarna har tidigare studerat en annan nanopor, kallas alfa-hemolysin.

För att studera dynamiken i begränsat medium på en enda molekylnivå, forskare förlitar sig på elektrisk upptäckt. De har identifierat effekterna av delvis vikta proteinkedjor när de korsar kanalen, vilket leder till mycket långa blockader i nanoporer. Baserat på en jämförelse med deras tidigare arbete med alfa-hemolysin nanoporer, de har bevisat att proteinutvecklingsövergången är oberoende av nanoporen som används. För helt utfälld protein, författarna har visat att inträdet i poren måste övervinna en minimal energibarriär. De har också visat att transporttiden minskar exponentiellt med den applicerade spänningen och ökar med proteinkedjans längd.