Ученые из Университета Гронингена смогли идентифицировать ряд пептидов и белков, проходящих через нанопоры в форме воронки. Они решили две основные проблемы, которые препятствовали попыткам анализа и секвенирования белков с нанопорами: проникновение полипептидов в поры и выявление различий в белках путем регистрации тока. «Нанопоры обычно несут заряд, и аминокислоты, из которых состоят полипептиды, также заряжены. Таким образом, получение полипептида внутри поры и его прохождение через нанопоры является сложной задачей », — объясняет доцент кафедры химической биологии Джованни Маглиа.
Отпечаток пальцаОн использовал электроосмотический поток, чтобы втягивать полипептиды в поры.
Под действием приложенного к нанопоре потенциала поток ионов и воды проходит через нее ». Если направление ионного тока можно контролировать, можно создать достаточно сильный поток жидкости, чтобы транспортировать полипептиды. «Мы сделали это, настроив заряды внутри стенки поры. Изменяя pH среды, можно было точно настроить баланс между электроосмотическим потоком и силой электрического поля, приложенного к поре ».Maglia проверила пять различных полипептидов в диапазоне от 1 до 25 килодальтон. «Мы использовали пептиды-биомаркеры, связанные с заболеванием, с разным зарядом и формой», — говорит он. Полипептиды попали в пору, и ток через пору произвел «отпечаток пальца» для каждого из них.
Таким образом, ему удалось различить две версии пептида эндотелина из 21 аминокислоты, которые отличаются только одной аминокислотой (триптофан или метионин).Последовательность действийПолучить хорошее чтение из нанопоры сложно.
Маглия использовал новый вид пор, который он охарактеризовал и запатентовал. «Поры, которые использовались в прошлом, имеют бочкообразную форму, что означает, что форма и размер пор имеют фундаментальные ограничения. Но наша пора имеет форму альфа-спиральной воронки, а размер узкого конца, на котором мы проводим измерения, означает, что она должна содержать только одну аминокислоту, поэтому ее легче настраивать ».
В настоящее время полипептиды проходят через поры слишком быстро, чтобы идентифицировать отдельные аминокислоты. Это необходимо для секвенирования белков в масштабе одной молекулы.
Это был бы ценный инструмент для исследования, объясняет Маглиа: «Белки можно химически модифицировать многими уникальными способами, и у нас очень мало информации о точном составе белков в нашем организме». Это можно увидеть только на уровне одной молекулы.
Маглиа: «Молекулярная диагностика и открытие биомаркеров должны особенно выиграть от характеристики протеомов с помощью одной молекулы». Основным преимуществом является то, что технология нанопор уже была разработана для секвенирования ДНК. Эта технология быстрая, дешевая и надежная: устройства секвенирования нанопор используются в полевых условиях, а одно даже было отправлено на Международную космическую станцию.
Использование аналогичной техники для идентификации белков потребует незначительных адаптаций, в основном в порах. «Теоретически мы могли бы создать приложение завтра».