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纳米孔技术在蛋白质组测序中的应用

导读 纳米孔技术用于测序DNA,价格便宜,手持式,可在丛林和太空中使用。使用该技术鉴定肽或蛋白质现在更近了一步。格罗宁根大学的科学家们利用...

纳米孔技术用于测序DNA,价格便宜,手持式,可在丛林和太空中使用。使用该技术鉴定肽或蛋白质现在更近了一步。格罗宁根大学的科学家们利用获得专利的纳米孔来识别蛋白质和多肽的指纹,甚至可以检测出一种氨基酸不同的多肽。结果于10月16日在Nature Communications杂志上发表。

格罗宁根大学的科学家们已经能够识别出许多通过漏斗状纳米孔的肽和蛋白质。他们已经解决了两个主要问题,这些问题阻碍了用纳米孔分析和测序蛋白质的尝试:通过记录电流将多肽带入孔中并鉴定蛋白质的差异。'纳米孔通常携带电荷,构成多肽的氨基酸也带电。因此,将多肽纳入孔内并通过纳米孔是一项挑战,化学生物学副教授Giovanni Maglia解释道。

指纹

他使用电渗流将多肽拉入毛孔。在穿过纳米孔的应用电位下,离子和水的流动通过孔。如果可以控制离子电流的方向,则可以产生足够强的流体流以输送多肽。我们通过调整孔壁内的电荷来做到这一点。通过改变介质的pH值,可以微调电渗透流和施加在孔上的电场力之间的平衡。

Maglia测试了5种不同的多肽,范围从1到25千道尔顿。他说,我们使用与疾病相关的生物标记肽,具有不同的电荷和形状。多肽进入孔中,穿过孔的电流为每个孔产生“指纹”。因此,他设法区分了21种氨基酸肽内皮素的两种形式,它们仅相差一种氨基酸(色氨酸或蛋氨酸)。

测序

从纳米孔中获得良好的读数很复杂。Maglia使用了他所表征并获得专利的新型毛孔。'过去使用的毛孔是桶形的,这意味着毛孔的形状和尺寸具有根本的局限性。但是我们的毛孔具有α螺旋形漏斗形状,窄端的尺寸,这是我们测量的地方,意味着它应该只包含一个氨基酸,因此它更容易调整。

目前,多肽过快地通过孔以鉴定分开的氨基酸。这是单分子量级蛋白质测序所必需的。Maglia解释说,它将是一种有价值的研究工具:“蛋白质可以通过许多独特的方式进行化学修饰,而且我们对蛋白质在体内的确切成分信息很少。”这只能在单分子水平上看到。

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Maglia:'分子诊断和生物标志物的发现应该特别受益于蛋白质组的单分子表征。纳米孔技术已经被开发用于DNA测序,这是一个主要优点。该技术快速,廉价且稳健:纳米孔测序装置在现场使用,其中一种甚至被送到国际空间站。使用类似的技术鉴定蛋白质需要微小的适应,主要是在毛孔中。“理论上,我们明天可以建立一个应用程序。”

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