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蛋白質是生命的基礎物質，在合成、催化和信號傳感等所有生命活動中均承擔著重要的功能。因此，開發一種可靠、高效的蛋白質測序技術對于理解生命過程和揭示疾病機理而言至關重要。傳統的蛋白質測序方法，如質譜法、Edman降解法，雖為蛋白質領域做出了巨大貢獻，但其在檢測限和動態范圍方面存在較大局限性，無法完全滿足現實應用的需求，尤其是在低豐度蛋白質標志物的檢測方面。因此，如果能在單分子水平上實現蛋白質的測序，將為檢測低豐度蛋白和實現單細胞蛋白質組學提供極高的靈敏度，并大大推動相關領域的發展。

納米孔測序技術是近年來新興的一種單分子測序技術，已在DNA和RNA測序方面取得了巨大成功，這也激勵著研究者們對于蛋白質或多肽納米孔測序的嘗試。但是多肽納米孔測序的實現面臨著諸多挑戰，其中一個主要的困難是如何實現多肽在納米孔中可控的棘輪運動，而這主要受限于目前沒有合適的多肽測序酶。

“納米孔錯位測序技術（Nanopore-Induced Phase-Shift Sequencing, NIPSS）”是近年來由南京大學化學化工學院黃碩課題組原創開發的一種新型測序技術，作為一種通用的測序技術，NIPSS已經成功實現了除DNA外其他生物大分子的測序，如非天然核酸（XNA）和microRNA的直接測序。在此工作中，南京大學化學化工學院黃碩課題組使用NIPSS技術成功展示了多肽的納米孔測序技術原型（圖1）。

圖1：基于NIPSS的多肽納米孔測序技術原型展示。

為了驗證NIPSS技術進行多肽測序的可行性，我院黃碩課題組構建了多肽-DNA嵌合鏈（圖1 A）。嵌合鏈的DNA部分為“驅動鏈”，在NIPSS檢測過程中（圖1B），DNA測序酶通過拉動DNA部分實現了整條多肽-DNA嵌合鏈在納米孔中的可控棘輪運動，從而實現了多肽的納米孔直接讀取。多肽的NIPSS信號表現出高度的一致性和序列相關性，由單氨基酸替換引起的電流變化也能被清楚地檢測到。通過將多肽的N端或C端與DNA驅動鏈進行偶聯，我院黃碩課題組也成功實現了對多肽兩端氨基酸序列信息的讀取。

該工作以“Single molecule ratcheting motion of peptides in a Mycobacterium smegmatis porin A (MspA) nanopore”為題，于2021年7月28日在《Nano Letters》發表相關論文（DOI：10.1021/acs.nanolett.1c02371，文章鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.1c02371）。我院閻雙紅博士為該論文第一作者，我院黃碩教授為該論文通訊作者。此項研究得到了國家自然科學基金（項目編號：31972917, 91753108, 21675083）、江蘇省高層次創業創新人才引進計劃（個人、團體計劃）、江蘇省自然科學基金（項目編號：BK20200009）等經費支持。

參考資料：https://chem.nju.edu.cn/33/0a/c12639a537354/page.htm