浙江大学冯建东研究员团队在基于纳米孔的单氨基酸分辨研究取得进展
2024/04/12
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图 利用二硫化钼纳米孔分辨不同天然氨基酸分子
在国家自然科学基金项目(批准号:21974123)等资助下,浙江大学冯建东研究员团队发展了基于纳米孔的氨基酸识别方法,他们所构建的直径为1纳米左右的人工纳米孔可进行单个氨基酸分子的精准识别。研究成果以“亚道尔顿分辨率的二硫化钼纳米孔实现单氨基酸分辨 (MoS2 nanopore identifies single amino acids with sub-1 Dalton resolution)”为题,于2023年5月20日发表于《自然·通讯》(Nature Communications)。论文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-023-38627-x。
蛋白质是重要的生物大分子,但由于缺乏普适、高效的测序技术,人们对它的了解还极其有限,这制约了人类对于生命世界的进一步理解。当前蛋白质测序的主流方法是质谱技术,但是在检测速度、读取长度和灵敏度方面还存在很大不足,其效力远不及基因组学和转录组学。利用纳米孔进行蛋白测序要解决的挑战之一是灵敏度:天然氨基酸的异质性极强,测量的灵敏度要精准地区分不同氨基酸。
针对上述挑战,该团队在一张三层原子厚度的二硫化钼(MoS2)薄膜上,构建了直径在亚纳米到1.6纳米之间的纳米孔,具有单个氨基酸敏感性。通过对纳米孔的极限结构的设计,将纳米孔测量分辨率推进到0.94道尔顿,实现了对单个氨基酸分子的直接分辨,可在同一纳米孔内区分16种不同类型的氨基酸(图)。在蛋白质结构中,不同的化学修饰的变化也会产生丰富的“变异”,而这些“变异”与人类疾病息息相关。研究团队进一步利用纳米孔对氨基酸的磷酸化进行了高精度识别。该研究为纳米孔单分子蛋白质测序提供了物理解析的可行性基础。
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