單個(gè)蛋白質(zhì)分子檢測技術(shù)取得新突破

　　中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究人員領(lǐng)銜的一個(gè)團隊最近利用鉆石中的一種特殊結構做探針，首次在室內溫度空氣條件下獲得單個(gè)蛋白質(zhì)分子的磁共振譜。該成果使利用基于鉆石的高分辨率納米磁共振成像診斷成為可能。

　　這一發(fā)現5日發(fā)表在新一期美國《科學(xué)》雜志上。負責該研究的中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授杜江峰說(shuō)，通用的磁共振技術(shù)已被廣泛用于基礎研究和醫學(xué)應用等多個(gè)領(lǐng)域，但其研究對象通常為數十億個(gè)分子，單個(gè)分子獨特的信息無(wú)法觀(guān)測�；�于鉆石的新型磁共振技術(shù)在繼承傳統磁共振優(yōu)勢的同時(shí)，將研究對象推進(jìn)到單個(gè)分子，成像分辨率由毫米級提升至納米級，但其主要難點(diǎn)是源自單分子的信號太弱。

　　為此，杜江峰的團隊利用碳-12富集的鉆石為載體，注入氮離子使其產(chǎn)生一種名為“氮-空位點(diǎn)缺陷”的結構，并使該結構發(fā)揮探針作用，在納米尺度上靠近被探測的蛋白質(zhì)。此外，他們利用一種名為“多聚賴(lài)氨酸”的物質(zhì)保護蛋白質(zhì)，確保其在研究過(guò)程中的穩定性。

　　研究人員選取了細胞分裂中的一種重要蛋白質(zhì)MAD2為研究對象。經(jīng)過(guò)兩年多的努力和逾百次嘗試，最終他們成功在室內溫度及空氣條件下首次獲取了單個(gè)蛋白質(zhì)分子的磁共振譜，并通過(guò)譜形分析，獲取了其動(dòng)力學(xué)性質(zhì)。

　　關(guān)于這項技術(shù)的用途，杜江峰表示，最直接的用途是在不影響蛋白質(zhì)性質(zhì)的前提下檢測其結構和動(dòng)力學(xué)性質(zhì)，直接在細胞膜上或細胞內研究蛋白質(zhì)分子，“這對生命科學(xué)研究來(lái)說(shuō)有極大吸引力”。

　　總之，該技術(shù)拓寬了單個(gè)分子領(lǐng)域的研究范圍，在分析化學(xué)、結構生物學(xué)、高分子、磁性材料等領(lǐng)域具有重要應用前景和實(shí)用價(jià)值。以此為基礎，結合掃描探針、高梯度磁場(chǎng)等技術(shù)，未來(lái)可將該探測技術(shù)用于生命及材料領(lǐng)域的單個(gè)分子成像、結構解析、動(dòng)力學(xué)監測，甚至直接深入細胞內部進(jìn)行微觀(guān)磁共振研究，為獲得科學(xué)新發(fā)現孕育可能。

《科學(xué)》雜志的審稿人評價(jià)該工作是“單個(gè)蛋白質(zhì)分子檢測的突破性成果”，開(kāi)啟了利用“氮-空位點(diǎn)缺陷”進(jìn)一步研究“自旋標記”蛋白質(zhì)的可能，有重要應用前景。參與這項研究的還有來(lái)自中國科學(xué)院強磁場(chǎng)科學(xué)中心和德國斯圖加特大學(xué)的研究人員。