Биологи секвенируют белки, протягивая их через нанопоры
Химики-биологи из Вашингтонского университета совместно с коллегами из Oxford Nanopore Technologies разработали метод секвенирования белков, основанный на протягивании белков через нанопоры в липидной мембране. Их работа опубликована в журнале Nature.
Предыдущие исследования показали, что, хотя человеческий геном содержит около 20 000 генов, существует более 1 миллиона связанных белковых структур, известных как протеоформы, которые обеспечивают огромное разнообразие между людьми. И в то время как геном секвенирован, протеоформы — нет, из-за их трёхмерной природы.
В новой работе исследователи нашли способ провести такое секвенирование — путём протягивания белков через нанопору и измерения их структурных вариаций с помощью электрического поля.
Исследование опирается на предыдущие работы других групп, такие как усилия команды под руководством Хейгана Бейли, одного из основателей Oxford Nanopore. Та команда показала, что нанопоры можно использовать для селекции определённых ионов в жидкости. В новой работе команда обнаружила, что нанопоры в определённых липидах можно использовать как инструмент для секвенирования белков.
Процесс включает:
- Разворачивание изучаемого белка путём добавления отрицательно заряженных последовательностей к его хвосту.
- Использование электрического тока для его вытягивания до полной длины.
- Протягивание белка через естественную нанопору в липидном канале.
Исследователи также добавили «стопор», который предотвращает слишком быстрое прохождение белка через нанопору. Стопор также служит для дополнительного выпрямления белка при его протягивании.
Когда белок медленно протягивается через нанопору, электрический заряд пропускается чуть дальше стопора, через белок. Измеряя изменение амплитуды, исследователи смогли определить последовательности белка по мере его прохождения. Это позволяет провести полное секвенирование от одного конца белка до другого.
Исследовательская группа отмечает, что процесс требует дальнейшей доработки перед тем, как станет доступным другим — например, электрическое поле иногда теряет «захват». Они также хотели бы устранить необходимость добавления хвоста, чтобы сделать процесс более доступным.