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單個蛋白質(zhì)分子檢測技術(shù)取得新突破
[導讀] 中國科學技術(shù)大學研究人員的一個團隊zui近利用鉆石中的一種特殊結(jié)構(gòu)做探針，在室內(nèi)溫度空氣條件下獲得單個蛋白質(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。
中國科學技術(shù)大學研究人員的一個團隊zui近利用鉆石中的一種特殊結(jié)構(gòu)做探針，在室內(nèi)溫度空氣條件下獲得單個蛋白質(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)5日發(fā)表在新一期美國《科學》雜志上。負責該研究的中國科學技術(shù)大學教授杜江峰說，通用的磁共振技術(shù)已被廣泛用于基礎(chǔ)研究和醫(yī)學應(yīng)用等多個領(lǐng)域，但其研究對象通常為數(shù)十億個分子，單個分子*的信息無法觀測。基于鉆石的新型磁共振技術(shù)在繼承傳統(tǒng)磁共振優(yōu)勢的同時，將研究對象推進到單個分子，成像分辨率由毫米級提升至納米級，但其主要難點是源自單分子的信號太弱。
為此，杜江峰的團隊利用碳-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)保護蛋白質(zhì)，確保其在研究過程中的穩(wěn)定性。
研究人員選取了細胞分裂中的一種重要蛋白質(zhì)MAD2為研究對象。經(jīng)過兩年多的努力和逾百次嘗試，zui終他們成功在室內(nèi)溫度及空氣條件下獲取了單個蛋白質(zhì)分子的磁共振譜，并通過譜形分析，獲取了其動力學性質(zhì)。
關(guān)于這項技術(shù)的用途，杜江峰表示，zui直接的用途是在不影響蛋白質(zhì)性質(zhì)的前提下檢測其結(jié)構(gòu)和動力學性質(zhì)，直接在細胞膜上或細胞內(nèi)研究蛋白質(zhì)分子，“這對生命科學研究來說有極大吸引力"。
總之，該技術(shù)拓寬了單個分子領(lǐng)域的研究范圍，在分析化學、結(jié)構(gòu)生物學、高分子、磁性材料等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用前景和實用價值。以此為基礎(chǔ)，結(jié)合掃描探針、高梯度磁場等技術(shù)，未來可將該探測技術(shù)用于生命及材料領(lǐng)域的單個分子成像、結(jié)構(gòu)解析、動力學監(jiān)測，甚至直接深入細胞內(nèi)部進行微觀磁共振研究，為獲得科學新發(fā)現(xiàn)孕育可能。
《科學》雜志的審稿人評價該工作是“單個蛋白質(zhì)分子檢測的突破性成果"，開啟了利用“氮-空位點缺陷"進一步研究“自旋標記"蛋白質(zhì)的可能，有重要應(yīng)用前景。參與這項研究的還有來自中國科學院強磁場科學中心和德國斯圖加特大學的研究人員。
[來源：生物360 ]
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