随着技术的发现,大规模并行DNA测序得到了广泛的应用,为许多研究领域带来了一场革命。然而,高通量的蛋白质分析仍然困难重重,现在亟需高质量低成本的蛋白分析技术。
为此,遗传学界的大牛George M. Church领导哈佛医学院的团队,开发了一种单分子互作测序(SMI-seq)技术。该技术能够实现单分子水平上的并行分析,获得大量蛋白质的互作图谱。这一成果发表在近期的Nature杂志上,文章的通讯作者是哈佛医学院的George M. Church和Liangcai Gu。
研究人员利用PRMC复合体(蛋白质-核糖体-mRNA-互补DNA),通过体外的核糖体展示(ribosome display)技术,将DNA条码连到蛋白质上。此外也可以通过催化酶,分别给不同蛋白连上DNA条码。这些自带条码的蛋白可以在水溶液中进行检测。
随后,研究人员将上述蛋白固定在聚丙烯酰胺薄膜上,建立起随机的单分子阵列。对条码DNA进行原位扩增可以形成polonies(polymerase colonies),最后通过DNA测序进行分析。
SMI-seq方法能够精确定量多种蛋白,理论上这个阵列的密度可以达到每平方毫米一百万polonies。此外,那些共定位的polonies还揭示了蛋白质之间的互作。
为了证明这一技术的有效性,研究人员通过SMI-seq获得了G蛋白偶联受体和抗体结合的图谱。据介绍,SMI-seq是一种“一锅端”式的分析(one-pot assay),可以同时检测分子结合的亲和力和特异性。
研究显示,SMI-seq技术可以在单分子水平上原位检测蛋白及其复合体,从根本上提升蛋白质分析的灵敏度、准确性和多重性。该技术适用于二代测序平台,这进一步拓宽了它的应用范围。除了天然蛋白、重组蛋白,SMI-seq还可以用于人为生成的新蛋白、核酸和有条码的小分子。
著名遗传学George M. Church是哈佛医学院的遗传学教授、Wyss研究所的核心成员。他被誉为是个人基因组学和合成生物学的先锋。1984年,Church和Walter Gilbert发表了首个直接基因组测序方法,该文章中的一些策略现在仍应用在二代测序技术中。此外,如今的多重化分子技术和条码式标签也是他发明的。Church还是纳米孔测序技术的发明者之一。
原文检索:
Liangcai Gu, Chao Li, John Aach, David E. Hill, Marc Vidal& George M. Church. Multiplex single-molecule interaction profiling of DNA-barcoded proteins. Nature, 21 September 2014;doi:10.1038/nature13761
[来源:ebiotrade]
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