纳米孔技术在检测蛋白变体实现突破

牛津大学领导的一组科学家已经取得了重大突破在检测蛋白质结构上的修改。方法,发表在自然纳米技术,采用创新的纳米孔技术来识别结构在单分子水平变化,即使深处长蛋白质链。

人类细胞包含大约20000个蛋白质编码的基因。然而,蛋白质在细胞的实际数量更大,拥有超过1000000种不同的结构。这些变异生成通过过程称为翻译修饰(天车)后发生一种已经从DNA转录的蛋白质。天车介绍结构变化等的化学组或个人碳水化合物链氨基酸组成的蛋白质。这将导致数以百计的可能变化相同的蛋白质链。

这些变异生物中扮演关键的角色,通过允许精确调节单个细胞内复杂的生物学过程。映射这个变化会发现大量的有价值的信息,可以彻底改变我们对细胞功能的理解。但迄今为止,能力全面的蛋白质库存仍是一个难以达到的目标。

克服这个,牛津大学的研究人员领导的研究小组的化学系已成功开发出一种方法基于纳米孔测序DNA / RNA蛋白质分析技术。在这种方法中,定向水流捕捉和展现三维蛋白质成线性链,通过微小的气孔,宽仅够一个氨基酸分子通过。结构变化识别通过测量电流的变化应用穿过纳米孔。不同的分子导致不同的中断在当前,给他们一个独特的签名。

团队成功地证明了方法的有效性检测三种不同铝修改(glutathionylation,磷酸化和糖基化)在单分子水平对蛋白质链长1200残留。其中包括修改深处蛋白质的序列。重要的是,该方法不需要标签的使用,酶或额外的试剂。

研究小组称,新的蛋白质描述方法可以很容易集成到现有的便携式纳米孔测序设备使研究人员能够快速构建蛋白质库存的单一的细胞和组织。这可能促进现场即时诊断,使个性化检测特定的蛋白质变异与疾病包括癌症和神经退行性疾病有关。

教授于家村清(牛津大学化学系),贡献在这项研究中,作者说:“这简单而强大的方法打开了无数的可能性。最初,它允许单个蛋白质的检测,如参与特定疾病。从长远来看,该方法有潜力创造长库存的细胞内蛋白的变异,解锁深入理解细胞过程和疾病机制。”

Hagan Bayley教授(牛津大学化学系)特约作者兼联合创始人牛津纳米孔技术说:“能够精确定位和识别转录后修饰和其他蛋白质在单分子水平变化前景巨大的推进我们对细胞功能和分子相互作用的理解。这也可能为个人化药物开辟新的途径,诊断和治疗干预措施。”

牛津纳米孔技术公司在2005年推出基于正贝利教授的研究,已经成为了新一代测序技术的领先者。牛津纳米孔的专利纳米孔技术使科学家序列核酸(DNA和RNA)迅速使用便携、廉价的设备——在标准测序相比,这通常需要专门的实验室。牛津纳米孔设备革新基本和临床基因组学和COVID-19大流行期间发挥了重要作用,帮助跟踪新冠状病毒变异的传播。