https://www.science.org/doi/10.1126/science.abl4381
單細胞氨基酸解析度的蛋白質組解析是生物醫學研究人員的夢想，畢竟蛋白是絕大部分生命活動的主要「執行者」(1)。
近日荷蘭代爾夫特理工大學Cees Dekker等研究人員也許做出了重要第一步。研究人員使用現有用於DNA測序的納米孔系統（nanopore），通過改變樣本製備與數據分析策略，高精度分析了多肽氨基酸的變化，從而證明了用納米孔高精度蛋白測序的理念(2)。
研究人員將待測的多肽與單鏈DNA拼接，並使用DNA解旋酶提供動力讓多肽在納米孔定向穿梭，從而，與納米孔DNA測序原理類似，將氨基酸序列信號轉化為電信號，進而根據電信號推測序列信息(2)。
使用納米孔進行蛋白測序的基因原理(2)
然而，就像預料中一樣，這種多肽測序信號比較雜亂，準確性不高。研究人員分析信號雜亂的主要原因是多肽在納米孔中往複熱運動產生的「隨機噪音」；於是，通過合理設置DNA解旋酶濃度，讓DNA解旋酶反覆與測序中的「DNA-多肽鏈」結合，從而像反覆「倒帶」一樣重複測量多肽通過納米孔的電信號，提高了多肽序列分析的準確率。研究人員推算，如果反覆測量30次，多肽測序的錯誤率可達百萬分之一以下（這也是根據物理水平細微變化測量的重要優點）(2)。
重複獨立測量提高多肽序列解析準確率(2)
研究人員表示該工作只是證明用納米孔解析單分子蛋白序列的理念，目前還存在對複雜氨基酸組成的多肽讀取困難、讀取片段短、依賴蛋白序列的「先驗知識」以及複雜混合蛋白體系分析需要的實驗數據量大分析難度高等等問題。
不過，研究人員樂觀地展望這些問題可以通過實驗上的優化調整解決；該技術有望低成本高精度解析單細胞蛋白質組並開發出眾多特異性應用，從而廣泛應用於基礎科研與臨床(2)。
該項工作2021年11月4日發表在Science(2)。
Comments：
蛋白從頭設計提高納米孔等在低溫高鹽條件下的工作效率，從而提高測序準確率值得探索，畢竟納米孔測序這種自然界從來沒有出現過的應用天然蛋白基本不可能最優效果(3)。
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參考文獻：
1. E. M. Schoof et al., Quantitative single-cell proteomics as a tool to characterize cellular hierarchies. Nat. Commun. 2021 121. 12, 1–15 (2021).
2. H. Brinkerhoff, A. S. W. Kang, J. Liu,A. Aksimentiev, C. Dekker, Multiple rereads of single proteins at single–amino acid resolution using nanopores. Science (80-. ). (2021),doi:10.1126/SCIENCE.ABL4381.
3. A. A. Vorobieva et al., De novo design of transmembrane β barrels. Science (80-. ). 371 (2021),doi:10.1126/SCIENCE.ABC8182.
原文鏈接：
https://www.science.org/doi/10.1126/science.abl4381
