Een enkel eiwit scannen met de precisie van één aminozuur

ENGINEERINGNET.BE - De huidige methoden om eiwitten te meten zijn duur, beperkt tot grote volumes, en kunnen veel zeldzame eiwitten niet detecteren.

TU Delft heeft de techniek nu aangepast om in plaats daarvan een enkel eiwit te scannen, met de precisie van één aminozuur.

"In de afgelopen 30 jaar is nanopore DNA sequencing ontwikkeld van een academisch idee tot een echt werkend apparaat," aldus teamleider Cees Dekker.

"Dit heeft geleid tot commerciële draagbare nanopore sequencers die de miljardenmarkt voor genetische toepassingen bedienen. In ons werk breiden we dit nanopore concept uit naar het lezen van afzonderlijke eiwitten."

"Met onze techniek kunnen we een enkele peptidestring steeds opnieuw aflezen: we middelen dan alle data voor dat ene molecuul, en kunnen zo het molecuul met 100% nauwkeurigheid identificeren."

De nieuwe techniek is zeer krachtig voor het identificeren van afzonderlijke eiwitten en het in kaart brengen van minieme onderlinge veranderingen.

Na de synthese in de cellen ondergaan eiwitten nog veranderingen die hun functie beïnvloeden, de zogenaamde post-translationele modificaties. De miljoenen eiwitvarianten die daardoor ontstaan, zijn moeilijk te meten en zou je kunnen benoemen als de 'donkere materie van de biologie'.

Dekker: "Deze veranderingen zijn cruciaal voor de werking van eiwitten, en ook een marker voor ziekten zoals kanker. Wij denken dat onze nieuwe aanpak ons in staat zal stellen dergelijke veranderingen te meten op enkel eiwitniveau, en zo een licht te werpen op de eiwitten die wij met ons meedragen."

Op de foto boven: Artist impression van de eiwitlezer, waarbij een helicase (rood) een DNA-molecuul (geel) omhoog trekt waaraan een peptide (lila) is gehecht - wat een langzame beweging van het molecuul door de nanogaatje (groen) oplevert, waardoor de ionenstroomsignalen (oranje highlight) kunnen worden afgelezen die de aminozuren van het peptide karakteriseren terwijl ze tijdelijk de porie blokkeren.