單個(gè)蛋白質(zhì)分子檢測(cè)技術(shù)取得新突破

中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究人員領(lǐng)銜的一個(gè)團(tuán)隊(duì)利用鉆石中的一種特殊結(jié)構(gòu)做探針，首次在室內(nèi)溫度空氣條件下獲得單個(gè)蛋白質(zhì)分子的磁共振譜。該成果使利用基于鉆石的高分辨率納米磁共振成像診斷成為可能。

這一發(fā)現(xiàn)不久前發(fā)表在新一期美國(guó)《科學(xué)》雜志上。負(fù)責(zé)該研究的中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授杜江峰說(shuō)，通用的磁共振技術(shù)已被廣泛用于基礎(chǔ)研究和醫(yī)學(xué)應(yīng)用等多個(gè)領(lǐng)域，但其研究對(duì)象通常為數(shù)十億個(gè)分子，單個(gè)分子獨(dú)特的信息無(wú)法觀測(cè)?；阢@石的新型磁共振技術(shù)在繼承傳統(tǒng)磁共振優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，將研究對(duì)象推進(jìn)到單個(gè)分子，成像分辨率由毫米級(jí)提升至納米級(jí)，但其主要難點(diǎn)是源自單分子的信號(hào)太弱。

為此，杜江峰的團(tuán)隊(duì)利用碳-12富集的鉆石為載體，注入氮離子使其產(chǎn)生一種名為“氮-空位點(diǎn)缺陷”的結(jié)構(gòu)，并使該結(jié)構(gòu)發(fā)揮探針作用，在納米尺度上靠近被探測(cè)的蛋白質(zhì)。此外，他們利用一種名為“多聚賴氨酸”的物質(zhì)保護(hù)蛋白質(zhì)，確保其在研究過(guò)程中的穩(wěn)定性。

研究人員選取了細(xì)胞分裂中的一種重要蛋白質(zhì)MAD2為研究對(duì)象。經(jīng)過(guò)兩年多的努力和逾百次嘗試，最終他們成功在室內(nèi)溫度及空氣條件下首次獲取了單個(gè)蛋白質(zhì)分子的磁共振譜，并通過(guò)譜形分析，獲取了其動(dòng)力學(xué)性質(zhì)。