Nature Methods新年展望：蛋白納米孔檢測
日期：2015-01-05 08:49:56
2015開年第一期《Nature Methods》雜志除了評出2014年度技術以外，還對一些熱門技術進行了一番展望。在新的一年里，基于納米孔的蛋白質檢測技術將會廣泛用于研究蛋白結構域、蛋白修飾和蛋白互作。
基于納米孔的DNA測序是一次令人振奮的技術變革。不過就聚合物來說DNA是比較容易處理的，DNA的二級結構和電荷相對比較一致，而且僅由四種堿基組成。相比之下，由二十種氨基酸組成的蛋白質就復雜得多了，蛋白的電荷和疏水性相當多變，還存在大量的二級和三級結構。盡管如此，納米孔技術仍將很快在蛋白研究領域大展拳腳。
納米孔感應器可以檢測單個分子穿過納米孔時對離子電流的干擾，這個干擾水平取決于分子的序列和結構特征。為了讓蛋白順利穿過納米孔，研究者們在一端添加了一串帶負電的氨基酸或者一段短DNA。在這個體系中，優化添加引導序列的效率對于擴大檢測規模非常重要。
用氨基酸或DNA鏈拉動蛋白，可以使一些蛋白解折疊并穿過納米孔，但另一些蛋白需要更多的拉力。于是研究者在引導序列上添加了解折疊酶ClpX的識別位點。研究顯示，這個系統能夠以不依賴序列的方式將目標蛋白拉過納米孔。對于那些折疊非常緊密的蛋白，可能需要考慮使用變性劑。
目前人們已經開始利用納米孔來檢測蛋白的狀態和特性。舉例來說，Nature Biotechnology上發表的一項研究通過納米孔技術，在硫氧還原蛋白上區分了位點特異性的磷酸化狀態。此外，設計更大的納米孔將允許折疊蛋白或結構域進入，以便分析蛋白與其它蛋白、藥物或底物的相互作用。
對于納米孔基礎上的蛋白單分子測序來說，最關鍵的是設計馬達一次拉動一個氨基酸穿過納米孔。就算不能將組成蛋白的氨基酸一一解析，納米孔技術也能通過識別結構域等特征來鑒定蛋白，檢測蛋白所處的狀態或者評估蛋白之間的互作。我們希望，納米孔技術能夠早日成為單分子水平上的研究蛋白的成熟工具。
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