近期發(fā)表在《自然納米技術(shù)》期刊上的一項(xiàng)研究開發(fā)出一種基于熒光共振能量轉(zhuǎn)移（FRET）的單分子蛋白指紋技術(shù)，可以在單個(gè)完整蛋白質(zhì)分子中確定特定氨基酸和翻譯后修飾的位置。該技術(shù)名為FRET X，通過DNA交換實(shí)現(xiàn)FRET，能夠區(qū)分具有微小差異的蛋白質(zhì)，因其能夠在完整蛋白質(zhì)上定位殘基而具有這一能力。像FRET X這樣具有高靈敏度的蛋白質(zhì)形態(tài)識(shí)別方法，有望在蛋白質(zhì)組學(xué)研究和基于生物標(biāo)志物的診斷領(lǐng)域開辟新的機(jī)會(huì)。

蛋白質(zhì)形態(tài)識(shí)別與FRET X技術(shù)：

蛋白質(zhì)形態(tài)的多樣性在生物學(xué)上具有重要意義，但當(dāng)前的蛋白質(zhì)分析方法在區(qū)分不同形態(tài)的蛋白質(zhì)時(shí)效果不佳。只有在研究感興趣的蛋白質(zhì)的完整形態(tài)時(shí)，才能獲得準(zhǔn)確的蛋白質(zhì)形態(tài)信息，例如通過涉及抗體等探針的親和力方法。然而，可用的探針數(shù)量可能導(dǎo)致這些方法具有有限的特異性。

盡管高分辨率的天然質(zhì)譜（MS）和其他自下而上的技術(shù)已經(jīng)證明了它們?cè)诜治龅鞍踪|(zhì)形態(tài)剖面方面的有效性，但它們并不提供關(guān)于共同修飾序列的精確信息。替代的自上而下的碎片化實(shí)驗(yàn)需要大量樣品、高純度水平和廣泛的數(shù)據(jù)分析。

荷蘭代爾夫特理工大學(xué)卡夫利納米技術(shù)研究所的研究人員開發(fā)了一種在單個(gè)分子水平上檢查完整蛋白質(zhì)的方法。由于保留了位置信息，具有相同質(zhì)量的結(jié)構(gòu)可以根據(jù)其不同的FRET效率輕松區(qū)分，在質(zhì)譜分析中可能無(wú)法區(qū)分這些結(jié)構(gòu)。

使用單分子FRET X逐個(gè)探測(cè)氨基酸可以實(shí)現(xiàn)亞納米級(jí)分辨率，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)序蛋白質(zhì)和折疊球形蛋白的指紋。通過使用機(jī)器學(xué)習(xí)分類器精確測(cè)量混合物中的各種形式，并確定兩個(gè)O-N-乙酰葡萄糖胺（O-GlcNAc）基團(tuán)的位置，可以準(zhǔn)確分析α-突觸核蛋白，這是一種結(jié)構(gòu)未知的蛋白質(zhì)。此外，F(xiàn)RET X指紋技術(shù)還與球形蛋白質(zhì)Bcl-2樣蛋白1、降鈣素原和S100A9得到了證實(shí)。

蛋白質(zhì)組學(xué)的范圍：

單分子蛋白質(zhì)組學(xué)面臨的一個(gè)障礙是細(xì)胞中不同蛋白質(zhì)種類的波動(dòng)水平。由于蛋白質(zhì)組的廣泛變異范圍，涵蓋多個(gè)數(shù)量級(jí)，更常見的種類可能會(huì)掩蓋較少見的種類。由于其對(duì)單個(gè)分子的高靈敏度以及在單個(gè)視野中可以識(shí)別多種蛋白質(zhì)的能力，F(xiàn)RET X技術(shù)可以檢測(cè)甚至是最稀有的蛋白質(zhì)。

未來(lái)的優(yōu)化措施，如自動(dòng)采集和掃描階段的實(shí)施，可以進(jìn)一步提高吞吐量和靈敏度。另外，可以通過實(shí)施蛋白質(zhì)富集策略來(lái)應(yīng)對(duì)蛋白質(zhì)水平的廣泛變化范圍，以便專注于特定目標(biāo)。對(duì)于當(dāng)前的研究，指紋技術(shù)所需的標(biāo)記蛋白質(zhì)少于飛圖摩爾；然而，研究人員建議通過利用可用的微流控技術(shù)，靈敏度可以增加一到兩個(gè)數(shù)量級(jí)。

參考文獻(xiàn)：Full-length single-molecule protein fingerprinting

編輯：周敏

排版：李麗