想搞清楚生命怎么运作、疾病怎么发生,一个关键的办法就是给蛋白质测序。可现在的技术,比如埃德曼降解和质谱,要么读不长,要么灵敏度不够,碰上翻译后修饰就更头疼了。2026年6月15日,南京大学黄硕教授团队在《自然·纳米技术》发了篇论文,题目是High-resolution nanopore peptidesensing, profiling and sequence assembly。他们用了一个镍离子修饰的MspA纳米孔,既能同时感应氨基酸和肽段,又能靠酶解出来的小片段拼出整个多肽的序列。
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他们做的这个MspA-NTA-Ni纳米孔,在孔道最窄的地方装了一个镍-次氮基三乙酸适配器。这个适配器能抓住肽段的游离末端,靠的就是配位相互作用。团队测了很多种肽段,从两个氨基酸的二肽一直到39个氨基酸的长肽。他们注意到阻断电流的大小和肽段长度是反着来的,肽段越长电流阻断越小,而逗留时间和噪声幅度跟长度之间的关系就不是简单的直线了。他们接着系统收集了20种常见氨基酸、4种带修饰的氨基酸、32条没修饰的肽段、6条带修饰的肽段、11种生物活性肽和2种新抗原肽的纳米孔信号。从这些信号里他们提取了五个参数:阻断电流幅值、噪声幅度、逗留时间、偏度和峰度。用这些参数去训练不同的机器学习模型,结果二次支持向量机表现最好,对总共73种分子的数据库拿到了97.4%的验证准确率。
他们又把血管紧张素III、胰泌素、胰高血糖素和促肾上腺皮质激素分别用胰蛋白酶给水解了。水解出来的产物进到纳米孔里一测,每种多肽都给出了自己独特的核密度图,就跟分子指纹似的,看一眼就知道是哪条肽。他们还人工合成了一条十四肽,拿来演示从头组装序列是怎么做的。通过比对不同酶切出来的重叠片段,研究团队把原来那条肽的完整序列给准确重建了出来。
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团队还试了带单个氨基酸突变的肽段,比如把第6位的赖氨酸换成甲硫氨酸,或者把第13位的异亮氨酸换成亮氨酸,又或者直接删掉一个氨基酸。他们分别把这些突变肽段拿去酶解和纳米孔检测,结果突变肽段的水解产物里出现了新的事件簇,跟原来的不一样。特别是异亮氨酸和亮氨酸,在质谱技术里是无法进行区分的,但在这个纳米孔系统里可以清晰地区分。对于带磷酸化或者乙酰化修饰的肽段,他们同样做了酶解和检测,在产物里找到了包含修饰位点的特征片段,这就说明修饰到底贴在哪个氨基酸上是可以精确定位的。另外,研究团队还直接测了多种生物活性肽,比如阿斯巴甜、还原型谷胱甘肽、氧化型谷胱甘肽、亮氨酸脑啡肽和生长抑素-14,黑色素瘤和胰腺癌相关的新抗原肽以及它们的野生型对照也进行了检测。所有这些肽段都放到同一个纳米孔里,都能被清晰识别出来。这说明这个平台在复杂样本里找特定肽段、或者给人工合成的肽段做质量检测,都是很有潜力的。
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