Секвенирование белков на уровне одной молекулы: технология нового поколения

Исследователи из компании Quantum-Si опубликовали в журнале Science статью, демонстрирующую, как секвенирование белков на уровне одной молекулы с помощью полупроводникового чипа и технологий секвенирования во временной области (Time Domain Sequencing) преобразует исследования в науках о жизни и биомедицине. Этот уникальный процесс секвенирования, обеспечивающий беспрецедентное понимание белков, будет способствовать развитию разработки лекарств и диагностики.

Технология была разработана компанией Quantum-Si, основанной всемирно известным ученым и предпринимателем, лауреатом Национальной медали США за технологические инновации доктором Джонатаном Ротбергом.

«Я горд и рад представить миру нашу первую технологию секвенирования белков следующего поколения на уровне одной молекулы», — заявил старший автор статьи доктор Ротберг.

Как описано в публикации Science «Real-time dynamic single-molecule protein sequencing on an integrated semiconductor device», полупроводниковый чип Quantum-Si содержит миллионы лунок, что позволяет каталогизировать множество белков параллельно и изучать их модификации на уровне одной молекулы. Система секвенирования нового поколения детектирует и отщепляет аминокислоты с использованием белков и ферментов, полученных из естественных клеточных путей. Этот подход устраняет ограничения сложной химии и громоздкого дорогого оборудования, обеспечивая необходимую чувствительность, масштабируемость и доступность.

«Концепция небольшого настольного прибора, проводящего массово-параллельное секвенирование отдельных молекул белка, ранее была немыслима», — отметил соавтор исследования, руководитель научных исследований Quantum-Si Брайан Д. Рид, Ph.D.

Дополнительная информация о процессе секвенирования, изложенная в исследовании Science, включает:

• Динамический подход: одиночные пептиды исследуются в реальном времени смесью меченных красителем N-концевых распознавателей аминокислот и одновременно расщепляются аминопептидазами.
• Аннотирование и идентификация: аминокислоты аннотируются, а последовательность пептида идентифицируется путем измерения интенсивности флуоресценции, времени жизни и кинетики связывания на интегрированном полупроводниковом чипе.
• Высокая информативность: распознаватели идентифицируют несколько аминокислот информационно-богатым способом, что позволяет различать единичные аминокислотные замены и посттрансляционные модификации (PTMs).

Статья «Real-time dynamic single-molecule protein sequencing on an integrated semiconductor» опубликована в выпуске Science от 14 октября 2022 года.