科學(xué)家們一直在競(jìng)相創(chuàng)造一種能使蛋白質(zhì)測(cè)序變得簡(jiǎn)單的技術(shù)。格羅寧根大學(xué)的化學(xué)生物學(xué)教授Giovanni Maglia現(xiàn)在已經(jīng)找到了這個(gè)謎中缺失的一塊:一種通過(guò)納米孔運(yùn)輸?shù)鞍踪|(zhì)的方法，這種方法可以在一個(gè)簡(jiǎn)單的手持設(shè)備上對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行測(cè)序。
DNA測(cè)序是我們理解生命的一場(chǎng)革命，蛋白質(zhì)測(cè)序是下一個(gè)圣杯。Maglia解釋說(shuō):“DNA基本上是靜態(tài)的。我們細(xì)胞中的過(guò)程是由蛋白質(zhì)執(zhí)行的:它們完成了實(shí)際的工作。通過(guò)了解蛋白質(zhì)，我們將進(jìn)一步了解我們的身體是如何工作的。”
把蛋白質(zhì)拉過(guò)洞的問(wèn)題
目前市場(chǎng)上有一些手持設(shè)備可以對(duì)DNA進(jìn)行測(cè)序。這些裝置使用納米孔技術(shù):一條DNA鏈被拉過(guò)膜上的一個(gè)小孔(納米孔)，當(dāng)它們穿過(guò)時(shí)，DNA鏈上的組成部分序列就可以被“讀取”。
在將同樣的納米孔技術(shù)應(yīng)用于蛋白質(zhì)方面已經(jīng)取得了一些進(jìn)展，但還不可能像DNA鏈一樣通過(guò)納米孔運(yùn)輸長(zhǎng)蛋白質(zhì)。“這就像煮熟的意大利面，”瑪格利亞解釋道。“這些長(zhǎng)鏈想要被打亂，它們不想被推過(guò)這個(gè)小洞。”
單鏈DNA也有點(diǎn)像煮熟的意大利面，但它可以被電場(chǎng)拉過(guò)，因?yàn)镈NA本身是帶電的。但是蛋白質(zhì)的電荷較弱，可以攜帶正電荷或負(fù)電荷。“蛋白質(zhì)和DNA是不同的，”瑪格利亞解釋說(shuō)，“所以這項(xiàng)技術(shù)需要進(jìn)行調(diào)整。”
隨波逐流
為了通過(guò)納米孔運(yùn)輸?shù)鞍踪|(zhì)，Maglia使用了一種帶電粒子(離子)溶液，這種溶液可以在電場(chǎng)的作用下通過(guò)納米孔。當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，它們會(huì)拖動(dòng)蛋白質(zhì)。Maglia解釋說(shuō):“我們不知道水流是否足夠強(qiáng)大。此外，這些離子想要雙向移動(dòng)，但通過(guò)在納米孔上附著大量電荷，我們能夠使其定向。”
Maglia設(shè)計(jì)了一個(gè)沒(méi)有蛋白質(zhì)的最強(qiáng)流動(dòng)系統(tǒng)。在與羅馬大學(xué)的研究人員的合作中，進(jìn)行了計(jì)算機(jī)模擬，揭示了這種流動(dòng)對(duì)蛋白質(zhì)的力與電場(chǎng)對(duì)DNA的力相當(dāng)。然后，Maglia在一種困難的蛋白質(zhì)上進(jìn)行了試驗(yàn):一種帶有許多負(fù)電荷的蛋白質(zhì)，這種蛋白質(zhì)會(huì)使它想要朝著與水流相反的方向移動(dòng)。但即便如此，水流也足以將蛋白質(zhì)拉過(guò)納米孔。Maglia:“在此之前，我們只分析了易粘連的蛋白質(zhì)。但我們給了自己最難的一種蛋白質(zhì)作為測(cè)試。這招奏效了!“
Maglia說(shuō):“這證明了蛋白質(zhì)測(cè)序不再有根本的限制。”Maglia的新公司名為Portal Biotech，他打算將他實(shí)驗(yàn)室的納米孔技術(shù)提供給實(shí)驗(yàn)室和醫(yī)生等用戶。有了這項(xiàng)最新的研究成果，我們找到了實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)測(cè)序所需的缺失部分。”
我們?yōu)槭裁匆o蛋白質(zhì)排序?
DNA就像我們身體的藍(lán)圖，而蛋白質(zhì)就像實(shí)際建造的工人。以DNA(指令)為基礎(chǔ)，形成了一系列蛋白質(zhì)，在我們的身體中執(zhí)行各種功能。僅舉幾個(gè)例子，蛋白質(zhì)負(fù)責(zé):
蛋白質(zhì)也可能有害。一些例子是來(lái)自蛇或蜘蛛的毒液，或一些病原體(如病毒)。
我們對(duì)人類基因組(我們的DNA)了解很多。通過(guò)研究我們體內(nèi)的蛋白質(zhì)，科學(xué)家們希望能更深入地了解細(xì)胞是如何運(yùn)作的，以及是什么導(dǎo)致了它們的故障。最終，這將有助于開(kāi)發(fā)新的、更好的疾病治療方法。
文章標(biāo)題
Translocation of linearized full-length proteins through an engineered nanopore under opposing electrophoretic force
（文章來(lái)源：www.ebiotrade.com/newsf/2023-9/） | 
