توالی‌یابی پروتئین‌ها با کمک نانوحفره انجام شد

تیمی از زیست‌شناسان در دانشگاه واشنگتن، با همکاری شرکت اکسفورد نانوپور (Oxford Nanopore Technologies) فرآیند توالی‌یابی را توسعه داده‌اند که با استفاده از آن می‌توان پروتئین‌ها را توالی‌یابی کرد. در این فناوری پروتئین از میان نانوحفره‌ای که در غشاء لیپیدی است، کشیده می‌شود.

تحقیقات قبلی نشان داده بود، در حالی که ژنوم انسان تقریباً ۲۰۰۰۰ ژن دارد، بیش از یک میلیون ساختار پروتئینی مرتبط وجود دارد که به عنوان پروتئوفرم شناخته می‌شوند که تنوع زیادی را بین افراد مختلف ایجاد می‌کند. در حالی که ژنوم توالی‌یابی شده، این کار برای پروتئوفرم‌ها به دلیل ماهیت سه‌بعدی آنها انجام نشده است.

در این مطالعه جدید، این تیم تحقیقاتی راهی برای انجام چنین توالی‌یابی پیدا کرد. آنها با کشیدن پروتئین‌ها از میان نانوحفره و اندازه‌گیری تغییرات میدان الکتریکی موفق به بررسی تغییرات ساختاری پروتئین‌ها شدند.

این مطالعه بر اساس کار قبلی تعداد زیادی از افراد این گروه انجام شده است که یکی از آنها هاگان بیلی، از بنیانگذاران اکسفورد نانوپور است. آنها دریافتند که می‌توان از نانوحفره‌ها برای انتخاب یون‌های خاص در مایع استفاده کرد. در این تلاش جدید، این تیم دریافتند که نانوحفره‌های موجود در لیپیدهای خاص می‌توانند به عنوان ابزاری برای تعیین توالی پروتئین‌ها استفاده شوند.

به نقل از ستاد نانو، این فرآیند ابتدا شامل باز کردن پروتئین مورد مطالعه با افزودن توالی‌هایی با بار منفی به دم آن و سپس استفاده از جریان الکتریکی برای کشیدن آن می‌شود که باعث می‌شود تا تمام طول آن کشیده شود. سپس پروتئین از طریق نانوحفره در یک کانال لیپیدی تعیین مشخصات می‌شود.

محققان همچنین یک «استاپر» اضافه کردند که مانع از کشیده شدن سریع پروتئین از میان نانوحفره شده و زمان بیشتری پروتئین را در نانوحفره نگه می‌دارد تا توالی‌یابی به خوبی صورت گیرد. همانطور که پروتئین به آرامی از میان نانوحفره عبور می‌کند، بار الکتریکی از میان نانوحفره عبور می‌کند. همگام عبور پروتئین با اندازه‌گیری تغییر دامنه الکتریکی، محققان توانستند توالی پروتئین را تعیین کنند.