生物物理学：DNAバーコードを付けたタンパク質の単一分子相互作用の多重プロファイリング

大規模並列DNA塩基配列解読法の進歩とは対照的に、ハイスループットのタンパク質解析は集合状態での測定や個々の検体精製によって制限される場合が多く、従って質や費用対効果は低くなる。また、光学的な方法を用いた単一分子タンパク質の検出は、スペクトル的にオーバーラップしない発色団の数によって制限されている。今回我々は、単一分子の利点を活かしてタンパク質の相互作用を並列プロファイリングする単一分子相互作用塩基配列解読（SMI-seq）技術について報告する。DNAバーコードを、リボソームディスプレイ法によって集合的に、もしくは酵素による連結法によって個別にタンパク質に付加させた。バーコードを付けたタンパク質を水溶液中で一括して分析し、その後、ポリアクリルアミド薄膜に固定して、ランダムな単一分子アレイを構築した。ここで、バーコードDNAを増幅してin situポリメラーゼコロニー（ポロニー）を形成させ、DNA塩基配列解読により解析した。この手法によって、理論上の上限が1 mm²当たり100万ポロニーを超えるアレイ密度で、さまざまなタンパク質の精密な定量化が可能となる。さらに、タンパク質の相互作用は、相互作用するタンパク質のバーコードDNAから生じた共局在するポロニーの統計値に基づいて測定できる。今回は、Gタンパク質共役受容体と抗体結合プロファイリングという要求の厳しい2つの用途で実証を行った。SMI-seqによって、分子の結合親和性と特異性を同時に精査できるワンポット解析法での「ライブラリー対ライブラリー」スクリーニングが可能になる。

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