Forskere udvikler ny teknologi til at identificere individuelle menneskelige proteiner i fuld længde

Protein-fingeraftrykket

"For at identificere et protein behøver du ikke at kende alle aminosyrerne; byggestenene i ethvert protein. I stedet forsøger du at skaffe tilstrækkelig information, så du kan identificere proteinet ved hjælp af en database som reference, lignende til, hvordan politiet kan finde en mistænkts identitet gennem et fingeraftryk," forklarer Filius.

"I tidligere arbejde har vi vist, at hvert protein har et unikt fingeraftryk, ligesom den menneskelige analog. Vi indså, at vi kun behøver at kende placeringen af ​​nogle få ud af alle aminosyrerne i et protein for at generere et unikt fingeraftryk fra som vi kan identificere proteinet," tilføjer Raman van Wee, en Ph.D. kandidat, der var involveret i forskningen.

Find proteiner i en høstak

"Vi kan detektere disse aminosyrer gennem molekyler, der lyser op under et mikroskop og er knyttet til små stykker DNA, som binder sig meget specifikt til en bestemt aminosyre," forklarer Van Wee. På denne måde kan holdet meget hurtigt bestemme placeringen af ​​aminosyren med stor præcision.

"Da følsomheden af ​​denne nye teknik, kaldet FRET X, er højere end ved konventionelle metoder som massespektrometri, kan vi detektere meget lavere koncentrationer af proteiner i en blanding af mange andre biomolekyler og kræver kun en lille mængde prøve," Filius siger. Dette er vigtigt, fordi det sætter målingen af ​​patientprøver i tilfælde af sygdom inden for rækkevidde.

"I vores papir viser vi, at vi kan detektere små mængder proteiner, der er karakteristiske for Parkinsons sygdom eller for COVID-19-infektion," siger Filius.

"Mens der er andre tilgange, der undersøges for at identificere proteiner, fokuserer vores på at identificere intakte og individuelle proteiner i en kompleks blanding. Vi kan lede efter en nål i en høstak," tilføjer Van Wee.

Mod tidlig sygdomsdiagnose

Selvom det er lovende, kræver forskningen stadig betydelig udvikling, som Chirlmin Joo Lab ser frem til at arbejde på. Forskergruppen har talt med flere interessenter i kliniske laboratorier og den biofarmaceutiske industri og erfaret, at de er virkelig begejstrede for det banebrydende potentiale, som teknologien har.

De arbejder også på at lancere en start-up, der skal udvikle FRET X til en platform til påvisning af meget følsomt protein. Denne platform kan diagnosticere sygdomme på de tidligste stadier, hvilket forbedrer effektiviteten af ​​potentiel behandling.

"Denne banebrydende teknik knækker koden for proteiner og åbner spændende muligheder for tidligere sygdomsdetektion," siger Chirlmin Joo, supervisor for projektet.

Flere oplysninger: Mike Filius et al., Fingerprinting af enkeltmolekyleprotein i fuld længde, Nature Nanotechnology (2024). DOI:10.1038/s41565-023-01598-7

Journaloplysninger: Natur nanoteknologi

Leveret af Delft University of Technology