生物工学：長鎖タンパク質のマルチパス、単一分子ナノポア読み取り

自然状態の単一タンパク質分子の全長のアミノ酸配列を解読できれば、プロテオームの多様性をより包括的に理解できるようになる。しかし、現在の技術ではこの目標の達成には限界がある。今回我々は、市販のナノポアセンサーアレイ上で手を加えていない自然状態のタンパク質鎖をロングリードで単一分子読み取りする方法を確立した。ClpXアンフォールダーゼを用いてタンパク質をCsgGナノポアに徐々に通すことで、ClpXは基質をステップ当たり2アミノ酸残基移動させるという単一分子レベルでの証拠を示す。この機構により、数百アミノ酸長の人工タンパク質鎖上で単一アミノ酸に対する感度が達成されることで、単一アミノ酸置換の組み合わせの順序の解読と、リン酸化などの翻訳後修飾のマッピングが可能になる。分類精度をさらに高めるために、個々のタンパク質分子を複数回再読み取りできることを実証し、高精度のタンパク質バーコード配列解読の可能性を探索した。さらに、アミノ酸残基の体積と電荷に基づいて、事前に生ナノポアシグナルをシミュレーションできる生物物理学的モデルを開発し、生シグナルデータの解釈を向上させた。その上、これらの方法を完全に末端から末端までの分析に適用し、折りたたまれたタンパク質ドメインの全長を調べた。これらの結果は、単一分子の分解能で全長のプロテオフォームを特定したり特徴付けたりできるプラットフォームについての概念実証を示している。

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