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使简单的蛋白质测序成为可能的缺失环节
发布时间：2023-09-19 16:20:22编辑：司苑琪来源：
科学家们之间展开了一场真正的竞赛，以创造一种能够轻松进行蛋白质测序的技术。格罗宁根大学化学生物学教授乔瓦尼·马利亚 (Giovanni Maglia) 现在找到了这个难题中缺失的部分：一种通过纳米孔运输蛋白质的方法，从而可以在简单的手持设备中对蛋白质进行测序。
DNA 测序是我们理解生命方式的一场革命，而蛋白质测序则是下一个圣杯。Maglia 解释道：“DNA 大部分是静态的。我们细胞中的过程是由蛋白质执行的：它们完成实际的工作。通过了解蛋白质，我们将更多地了解我们的身体如何运作。
将蛋白质拉过孔的问题
目前市场上有可以对 DNA 进行测序的手持设备。这些设备使用纳米孔技术：将单链 DNA 拉过膜上的小孔(纳米孔)，当它们通过时，可以“读取”DNA 链中构建模块的序列。
已经有一些步骤将相同的纳米孔技术应用于蛋白质，但还不可能以与 DNA 链相同的方式通过小孔运输长蛋白质。“这就像煮熟的意大利面条，”马格利亚解释道。“这些长线想要杂乱无章，它们不想被推过这个小洞。”
单链 DNA 也有点像煮熟的意大利面条，但它可以通过电场拉过，因为 DNA 本身带电。但蛋白质的电荷较弱，可以携带正电荷或负电荷。“蛋白质和 DNA 是不同的，”Maglia 解释道，“因此技术需要进行调整。”
随波逐流
为了通过纳米孔运输蛋白质，马格利亚使用了带电粒子(离子)的溶液，可以用电场将其拉过纳米孔。当这种情况发生时，它们会拖动蛋白质。马格利亚解释说，要完成这项工作绝非易事：“我们不知道水流是否足够强大。” 此外，这些离子想要双向移动，但通过在纳米孔本身上附加大量电荷，我们能够使其具有方向性。
Maglia 设计了一个无需蛋白质即可实现最强流动的系统。与罗马托尔维加塔大学的研究人员合作，进行了计算机模拟，结果表明这种流动对蛋白质的作用力与电场对 DNA 的作用力相当。马格利亚随后在一种困难的蛋白质上进行了尝试：一种带有许多负电荷的蛋白质，这会使其想要向与流动相反的方向移动。但即便如此，水流也足以将蛋白质拉过纳米孔。Maglia：“以前，只分析了易于穿线的蛋白质。但我们给自己提供了一种最困难的蛋白质作为测试。它成功了!
“这证明蛋白质测序不再存在根本限制，”马格利亚说。Maglia 打算通过他的新初创公司 Portal Biotech，将其实验室的纳米孔技术提供给实验室和医生等用户。“有了这项最新的研究结果，我们就找到了实现蛋白质测序所需的缺失部分。”
为什么我们要对蛋白质进行测序?
DNA 就像我们身体的蓝图，而蛋白质就像进行实际构建的工人。基于 DNA(指令)，形成了一系列蛋白质，它们在我们的身体中执行各种功能。仅举几例，蛋白质负责：
吸收和释放血液中的氧气(血红蛋白)
防御病原体(抗体)
传输信号，例如通过神经系统，但也通过细胞壁(受体)
蛋白质也可能有害。一些例子是蛇或蜘蛛的毒液，或一些病原体(例如病毒)。
我们对人类基因组(我们的 DNA)了解很多。通过研究我们体内的蛋白质，科学家们希望更深入地了解细胞如何运作以及是什么导致它们发生故障。最终，这可以有助于开发新的、更好的疾病治疗方法。
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