Химики из США и Швейцарии под руководством Майкла Майера (Фрибурский университет) разработали методику определения единичных молекул белков по их поведению в зептолитровом объеме специально сконструированной нанопоры. Ученые нашли способ определять одновременно форму, объем, электрический заряд, дипольный момент и вращательные характеристики молекул. По словам авторов, эта методика может найти применение в поиске биомаркеров заболеваний и рутинном анализе белков. Исследование опубликовано в журнале Nature Nanotechnology, кратко о нем сообщает пресс-релиз Университета Мичигана.
Среди методов, позволяющих работать с одиночными молекулами белка можно выделить использование нанопор. В таких установках используется пара сосудов с электропроводящими растворами, которые соединены порой с диаметром в несколько десятков нанометров. В одном из сосудов находится раствор белков. Между сосудами подается напряжение и заряженные молекулы белка перемещаются через отверстие под действием электрического тока — происходит электрофорез.
Авторы новой работы расширили количество характеристик, измеряемых на основе движения через пору, до пяти, что позволит уточнить . Для этого химики модифицировали строение поры, добавив на ее поверхность слой ПАВ и специальных удерживающих фрагментов, заставляющих частицу вращаться при движении сквозь отверстие. Это позволило ученым получить данные о характере броуновского вращения молекулы белка, а также оценить ее поверхностный заряд. Ориентация белка при движении сквозь пору позволяла определить его дипольный момент.
Ученые сравнивают работу с методиками секвенирования ДНК через пору, предлагающими определять последовательность азотистых оснований в молекуле, пропуская ее через нанометровое отверстие и измеряя при этом электрический ток. Химики допускают, что в будущем новый метод может позволить идентифицировать отдельные белки по набору их внешних характеристик, а также позволит создать устройства, способные сортировать белки на уровне отдельных молекул.
Владимир Королёв
