生物纳米孔道单分子多肽磷酸化识别与测量的创新综合实验

生物纳米孔道技术是一种具有革命性意义的单分子电化学分析方法,经过近三十年的发展,已经能够实现单分子DNA测序并广泛应用于多肽、蛋白质等单个生物分子的检测研究。本文探讨了将纳米孔道单分子测量方法引入大学实验教学的必要性与重要性,介绍了生物纳米孔道单分子实验的教学意义、目的、内容及其组织实施方式。本实验采用“科教融合”的教学模式,针对具有一定化学、生物化学基础知识并对科研感兴趣的二、三年级本科生,精心设计并不断优化教学方案,将纳米孔道单分子电化学及相关交叉领域的最新研究成果融入课堂教学,拓展学生的科研视野、激发学生的科研兴趣。此外,通过教师引导,鼓励学生大胆提出问题,自主探索,合作完成实验内容,培养学生的学术思维和综合创新能力。

一种时序信号分类算法在纳米孔道离子电流信号识别中的应用

纳米孔道单分子分析技术通常利用阻断电流的时域特征进行识别.但对于结构、分子量等相似的物质,由于其时域特性交叠,采用传统的纳米孔道识别方法难以准确分辨.为了充分挖掘具有差异性的深层特征,提升纳米孔道离子流信号识别准确率,提出了一种时序信号分类算法.通过有重叠的滑动窗口对原始信号进行分帧,并利用连续小波变换对逐帧信号进行处理,可准确获取单分子事件的时频域浅层特征信息.在此基础上,利用多分支层间特征融合网络处理获取深层特征.采用可信统计预测策略对子信号的分类概率统计,该算法对单氨基酸差异多肽的纳米孔道离子电流信号的识别准确率高达99.00%,可显著提高纳米孔道对分子量相似甚至相同的单分子的传感能力.