掌握DNA分子的“車流速度”——單分子操作實(shí)現(xiàn)近乎完美控制

(資料圖片)

通過首次將納米孔技術(shù)與掃描離子電導(dǎo)顯微鏡相結(jié)合，研究人員實(shí)現(xiàn)了對(duì)單個(gè)分子操作的近乎完美的控制。圖片來(lái)源：EPFL

瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院(EPFL)研究人員多年來(lái)致力于改進(jìn)納米孔技術(shù)，該技術(shù)可讓DNA分子通過膜上的小孔以測(cè)量離子電流，研究人員則可以通過分析核苷酸在電流通過時(shí)的擾動(dòng)情況，來(lái)確定DNA的核苷酸序列。該研究19日發(fā)表在《自然·納米技術(shù)》上。

分子的快速運(yùn)動(dòng)使得對(duì)其實(shí)現(xiàn)高精度分析具有挑戰(zhàn)性。EPFL團(tuán)隊(duì)成員稱，將納米孔的靈敏度與掃描離子電導(dǎo)顯微鏡(SICM)的精度相結(jié)合，他們就能鎖定特定的分子的位置并控制它們移動(dòng)的速度。這種精巧的控制填補(bǔ)了該領(lǐng)域的一個(gè)巨大空白。

團(tuán)隊(duì)使用先進(jìn)的掃描離子電導(dǎo)光譜(SICS)實(shí)現(xiàn)了這種控制。SICM利用流經(jīng)探針尖端的離子電流的變化，可生成高分辨率3D圖像數(shù)據(jù)。而其創(chuàng)新技術(shù)減緩了分子通過的速度，允許對(duì)同一分子甚至分子上的不同位置進(jìn)行數(shù)千次連續(xù)讀數(shù)。

研究人員用汽車類比這種方法舉例說明：“想象一下，當(dāng)你站在窗前看著汽車來(lái)回行駛。如果汽車減速并反復(fù)駛過，讀取他們的牌照會(huì)容易得多。我們現(xiàn)在可決定是要每次測(cè)量1000種不同的分子，還是測(cè)量同一分子1000次，這代表了該領(lǐng)域真正的范式轉(zhuǎn)變?！?/p>

這一成果不但可顯著改善診斷和測(cè)序領(lǐng)域，還可應(yīng)用于DNA以外的分子，推進(jìn)蛋白質(zhì)組學(xué)研究。例如肽的蛋白質(zhì)構(gòu)建塊，由于肽“牌照”由20個(gè)“字符”(氨基酸)組成，而不是DNA的4個(gè)核苷酸，因此尋找肽測(cè)序解決方案一直是一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)，但這種新控制方法會(huì)為肽測(cè)序開辟一條更容易的道路。

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