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DNA甲基化是一种基因表观修饰，指在不改变DNA序列的前提下改变遗传表现。研究表明，DNA甲基化的异常和人类遗传疾病有关，因此了解和检测DNA甲基化对于预防及治疗基因疾病至关重要。近年来，纳米孔技术作为一种高效可行的单分子分析技术被愈来愈多应用于DNA甲基化的检测。基于此，本论文拟利用野生型Aerolysin限域孔道研究DNA修饰分子的过孔行为。 (1)Aerolysin检测荧光标记DNA分子 基于Aerolysin对DNA的超灵敏识别能力，设计四种荧光标记DNA，结合纳米孔和荧光技术检测DNA分子。通过分子穿过纳米孔道引起的电信号和荧光基团的光信号表征，实现了对修饰不同荧光基团的待测物的灵敏识别和分辨。光电信号的联合考量，提高了DNA修饰分子分辨的准确度，为快速而准确地分析DNA提供了新的思路。 (2)Aerolysin对DNA甲基化的超灵敏识别 利用野生型Aerolysin检测仅含单个甲基差异的核苷酸链。从分子穿孔引起的原始电流信号特征可以直接识别甲基化和未甲基化胞嘧啶。基于Aerolysin在pH=4至10以及蛋白变性剂存在的环境下也能保持稳定的孔结构，探索了在血清样本中零背景干扰识别甲基化DNA，亦可进行DNA甲基化的定量分析。 (3)甲基胞嘧啶核苷酸链和蛋白孔道之间的相互作用研究 借助分子动力学模拟分析Aerolysin灵敏识别单个甲基差异DNA的微观原因。DNA分子易位到孔帽附近某一区域时，DNA和蛋白孔道的相互作用尤其强烈。通过对整个蛋白孔道与DNA相互作用的范德华力和静电力的分析，发现需要施加更大的虚拟拉力才能确保甲基胞嘧啶核苷酸链穿过Aerolysin限域蛋白孔道。模拟结果为设计生物纳米孔道突变体的氨基酸基团，进一步提高蛋白纳米孔道的灵敏度和选择性奠定了理论基础。