Нанопоры помогли идентифицировать аминокислоты в белке

ДНК — это своего рода инструкция, по которой в живом организме собираются белки. Но она лишь задает нужную структуру конечного продукта. Нет гарантии, что на выходе он окажется именно таким, каким планировалось. Это может произойти, если вместо одной аминокислоты на ее место встанет другая. Например, лейцин и изолейцин имеют одинаковую молекулярную массу и брутто-формулу, а отличаются лишь расположением атомов. Поэтому возможна замена одной из них на другую. Поэтому для ученых важно секвенировать — определять последовательность нуклеотидов или аминокислот — не только ДНК и РНК, но и белки, так как конечный продукт может отличаться от того, что было задано «инструкцией». Но до сих пор сделать это не удавалось.

Нанопоры представляют собой небольшие белковые каналы, встроенные в мембрану. Они считаются популярным инструментом для секвенирования ДНК. Ранее ученые предполагали, что различия между аминокислотами слишком малы, чтобы регистрировать их с помощью технологии нанопор. Но работа ученых из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне, Университета Сержи-Понтуаз во Франции и Фрайбургского университета показывает обратное.

Исследователи использовали мембранный канал, созданный с помощью токсина бактерии Aeromonas hydrophila, в качестве нанопоры. Как в компьютерном моделировании, так и в экспериментальной части ученые измельчали белки и использовали жидкость-носитель, чтобы перенести аминокислоты в нанопору. Молекула-носитель также удерживала аминокислоты внутри поры достаточно долго, чтобы можно было зарегистрировать разницу в электрической сигнатуре каждой аминокислоты. Авторам работы удалось отличить даже лейцин от изолейцина. 

«Это исследование показывает, что мы можем идентифицировать различные аминокислоты, — отметил один из авторов работы, профессор биофизики в Университете Сержи-Понтуаз Абдельгани Ухалед,. — Используемый сегодня метод определения характеристик белка — масс-спектроскопия — не позволяет определить последовательность аминокислот, он сравнивает образец с тем, что уже есть в базе данных. Его способность характеризовать новые вариации или мутации ограничена. С помощью нанопор мы наконец-то смогли увидеть те модификации, которые еще не были изучены».

Одно из потенциальных применений новой технологии — объединение ее с иммунологическими анализами, чтобы выявить интересующие ученых белки, а затем секвенировать их. Секвенирование покажет, были эти соединения модифицированы или нет. Такой метод может стать основой новых диагностических инструментов.