Созданы молекулярные метки для детекции белков на платформе MinION

Технология прочтения белковых последовательностей с помощью нанопоры — очень привлекательная перспектива, но реализовать ее пока не удается. Авторы статьи, опубликованной 12 августа в Nature Biotechnology, предложили обходной путь — детекцию белков-мишеней по добавленным к их последовательностям белковым меткам (тегам). Оказалось, что нанопоры, изначально созданные для протягивания и детекции нуклеиновых кислот по одному нуклеотиду, способны захватывать и различать определенные белковые теги.

Теги получили название NanoporeTER, или NTER (nanopore-addressable protein tags engineered as reporters). Технология предназначена для детекции белков с помощью нанопорового секвенатора MinION (Oxford Nanopore Technologies).

Каждый NTER состоит из трех частей. Первая — гибкий отрицательно заряженный С-концевой домен, который входит в пору. Он содержит определенную комбинацию аминокислот — пептидный баркод, по которому происходит идентификация тега. Хвост C-концевого домена обеспечивает надежный захват тега порой. Всего в пору помещается 17 аминокислот. Второй домен находится центре последовательности NTER. Он стерически определяет границу, до которой С-конец входит в пору. Наконец, N-концевой домен — это сигнальный участок, который отвечает за секрецию белка в среду.

NTER могут быть генетически закодированы и экспрессированы как часть белка-мишени. Технологию проверили, экспрессируя различные NTER в клетках E. coli и HEK293. Авторы показали, что изменения ионного тока при захвате нанопорой зависят от пептидного баркода. При этом можно было детектировать как единственный NTER, так и отдельные теги в комбинациях.

Ученые описали более 20 белковых тегов NTER, которые дифференцируются нанопоровым сенсором MinION. При совместной детекции удается различить до девяти таких меток. Метод не требует пробоподготовки — NTER можно определять прямо в клеточной среде, однако чувствительность метода повышается при обогащении образцов среды с помощью металл-аффинной хроматографии. Авторы надеются, что в будущем удастся протягивать теги через пору. Это позволит присвоить каждому белку определенный код и дифференцировать большое число белков одновременно, уйдя при этом от необходимости прочитывать аминокислотные последовательности напрямую, по одной аминокислоте.

Месяцем ранее другая команда опубликовала препринт, в котором описана технология протягивания белковой последовательности, пришитой к молекуле ДНК, через нанопору MspA с использованием ДНК-хеликазы. При этом формируется электрический сигнал, позволяющий определить замену единственной аминокислоты.