在固态纳米孔中通过囊素指纹进行全长蛋白质分类

科学领域:

• 生物物理学的生物物理.
• 纳米技术纳米技术
• 分子生物学分子生物学

背景情况:

• 单分子技术正在彻底改变蛋白质分析.
• 固态纳米孔可以实现蛋白质线程,但在减缓转位以获得准确指纹时面临挑战.

研究的目的:

• 开发一种方法来减缓通过纳米孔的蛋白质转移,以提高单分子分析.
• 使用纳米孔技术创建一个强大的蛋白质识别和分类技术.

主要方法:

• 通过点击化学,短的寡核酸被化蛋白质的共价附着.
• 使用负电荷的寡核酸标签来增加捕获率并诱导"粘滑"运动以减缓转位.
• 使用全原子分子动力学和有限元素模拟来建模转位动力学.
• 应用监督机器学习分类器用于基于离子电流脉冲的蛋白质识别.

主要成果:

• 寡核酸标签增加了蛋白质捕获率的十倍,并减缓了转位的20倍以上.
• 标记蛋白质产生的特征性离子电流脉冲作为独特的,时间解析的签名.
• 通过少量转位事件实现了近乎完美的分类准确性.
• 在混合样本中成功区分了VEGF-A异型 (VEGF-165和VEGF-121).

结论:

• 开发的纳米孔指纹技术为单分子蛋白质识别提供了快速,直接和成本效益的方法.
• 这种方法消除了对亲和反应剂或运动蛋白的需求,简化了蛋白质分析.
• 该方法对癌症诊断等应用具有前景,通过精确的蛋白质异构体歧视来诊断癌症.