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.
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. По словам ученых, это вполне достижимо с использованием современных технологий.
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 представили принципиально 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).
Олег Лищук