蛋白质由长链氨基酸组成，其序列由基因的核苷酸序列决定,然而基因测序不能直接给出蛋白质丰度、翻译后修饰或剪接等信息。因此，一种高效、经济的蛋白质测序和鉴定翻译后修饰的策略对于蛋白质组学研究是非常必要的。目前蛋白质测序的主流方法包括Edman降解法和质谱法。但这两种方法无论在测序长度、检测灵敏度、准确性，或者通量和价格上都有一定的局限性。在过去几年里，新的蛋白质测序方法被提出和报道，虽然这些方法在肽段的区分，氨基酸的有效识别和多肽的部分测序上有一定的突破，但尚未能够真正实现蛋白质的从头测序。

在国家自然科学基金委、中国科学院和北京分子科学国家研究中心的支持下，化学所活体分析化学实验室吴海臣课题组开展了基于纳米孔技术的多肽测序方面的研究，取得了系列研究进展（Nature Communications, 2023, 14:2662；Angew. Chem. Int. Ed. 2022, e202200866；Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 14929 –14934）。 最近，吴海臣和合作者在纳米孔蛋白质测序技术上取得重大进展，他们发现N端为苯丙氨酸的多肽与胍环分子结合后，增加了多肽穿孔的阻滞时间，使a-溶血素纳米孔对其N端第3位点具有极高的分辨率，可对20种氨基酸进行有效区分。为了进一步实现真正的多肽测序，研究人员利用羧肽酶A和羧肽酶B将肽段中的氨基酸逐一水解，并将游离的氨基酸通过偶联反应连接到多肽探针上，最后通过纳米孔单通道的电流信号确定每个氨基酸的种类，利用其信号丰度确定序列位置，从而成功实现了基于纳米孔技术的多肽序列测定。该项研究为纳米孔技术在蛋白质测序领域的发展提供了新的思路和方法，可通过进一步的优化，将其推广到更复杂的蛋白质序列测定中，从而在蛋白质组学研究中取得更深入的成果。

相关研究成果发表在Nature Methods期刊上（Nature Methods, 2023, DOI:10.1038/s41592-023-02095-4），论文的共同第一作者为化学所博士生张云和伊雅琨，通讯作者为中国科学院化学所吴海臣研究员和中国科学院高能物理研究所刘蕾副研究员。

基于纳米孔技术的多肽测序新方法

 活体分析化学院重点实验室

2023年11月15日