Американские ученые предложили теоретическое обоснование нового способа секвенирования белков и других биополимеров, который в случае практической реализации позволит значительно удешевить этот процесс. Описание метода опубликовано в журнале Physical Review Applied.

В настоящее время секвенирование нуклеиновых кислот стало рутинной процедурой в профильных лабораториях. Однако расшифровка аминокислотной последовательности белка до сих пор сопряжена с большими техническими сложностями, может занимать недели и стоит порядка 70 долларов за одну аминокислоту.

Сотрудники Брауновского университета предложили использовать для секвенирования белков, нуклеиновых кислот и других макромолекул электроспрей. Суть этого метода состоит в том, что под действием электрического поля на конце капилляра из раствора выделяются отдельные ионы, которые в вакууме перемещаются к масс-спектрометру. По замыслу ученых, для успешной расшифровки структуры белка от него на выходе из капилляра нужно отщеплять по одной аминокислоте, которая под действием тока переместится к масс-спектрометру. При этом электрическое поле не позволит броуновскому движению нарушить последовательность анализируемых аминокислот.

Электроспрей. Wikimedia Commons

Исследователи смоделировали подобную технологию для двух способов отщепления аминокислот: лазером и ферментом (протеазой в случае белка, экзонуклеазой в случае нуклеиновых кислот). Согласно их расчетам, точность анализа превысит 95 процентов, если лазер будет действовать на расстоянии трех нанометров от конца капилляра, а фермент — на расстоянии 100 нанометров. Пословам ученых, это вполне достижимо с использованием современных технологий.

Получение электроспрея. W. Maulbetsch et al., Phys. Rev. Appl., 2016

Для практической реализации методики предстоит решить множество технических вопросов. Однако если подобный прибор будет сконструирован, он позволит расшифровывать структуру белка значительно быстрее и дешевле, чем имеющиеся методы, такие как эдмановская деградация и матрично-активированная лазерная десорбция/ионизация.

Несколько лет назад исследователи из Нью-Йоркского и Калифорнийского университетов представилипринципиально новый метод расшифровки нуклеотидной последовательности ДНК. В отличие от наиболее распространенного пиросеквенирования, основанного на электрофорезе фрагментов нуклеиновой кислоты, этот метод представляет собой сканирование специально подготовленной молекулы ДНК скоростным атомно-силовым микроскопом.

Преимущества такого метода состоят в том, что позволяет определять последовательность длинных фрагментов нуклеиновой кислоты, а также секвенировать индивидуальную молекулу ДНК (например, при наличии единственной клетки организма).

Автор: Олег Лищук