电控DNA通过纳米孔


  加州大学圣克鲁兹分校(University of California Santa Cruz)的科学家们最新发表了一项关于纳米孔测序的研究成果,该成果展示了在酶的控制下,单链DNA通过蛋白质纳米孔的运动过程,这个过程是纳米孔测序DNA链的关键步骤。该论文发表于本周的《自然-纳米技术》(Nature Nanotechnology)杂志网络版上。

  Sanger测序曾在上世纪末人类基因组计划中占据举足轻重地位,现如今基因测序技术已发展到第三代——纳米孔测序。纳米孔测序由英国牛津纳米孔技术公司(Oxford Nanopore Technologies Ltd)发明,可对单分子DNA进行电子测序,该技术省去了荧光试剂和CCD照相机,成本较低廉。

  加州大学圣克鲁兹分校的科学家们和牛津纳米孔技术公司的研究人员共同合作这项研究。在单链DNA(ssDNA)通过蛋白质纳米孔α-溶血素(AHL)的过程中,单链DNA的动作由个体DNA分子的酶促反应控制。该运动在电控条件下进行。当单链DNA不在纳米孔通路时,酶活就会关闭。当纳米孔捕获到DNA链时,空心的核苷酸链会离开,允许酶对捕获的DNA链进行酶促反应。当电流通过纳米孔时,被认为等同DNA聚合物通过该孔。电流的变化被用来确认DNA分子上的碱基。

  这项研究成果展示了DNA测序的一个核心难点:准确的控制DNA链通过纳米孔的转移过程,速度始终如一,且速度足够慢,能够精确的确定个体DNA碱基。这是《自然-纳米技术》首次发表电控DNA链的运动,以及当酶在纳米孔顶部时能转移DNA链。

  马克·阿肯色(Mark Akeson)教授是加州大学圣克鲁兹分校的研究员,他表示这项研究室单分子DNA测序的一个重要进步,电控DNA转移通过纳米孔一度是众多研究人员多年为之奋斗的目标,这项技术将为该实验室将来的研究打下良好基础。