该方法发表在《自然纳米技术》上，采用创新的纳米孔技术来识别单分子水平的结构变化，甚至是长蛋白质链深处的结构变化。

人类细胞含有大约20,000个蛋白质编码基因。然而，在细胞中观察到的蛋白质的实际数量要多得多，已知的不同结构超过1,000,000种。

这些变体是通过称为翻译后修饰(PTM)的过程产生的，该过程发生在DNA转录蛋白质之后。PTM引入结构变化，例如向构成蛋白质的单个氨基酸添加化学基团或碳水化合物链。

这导致同一蛋白质链产生数百种可能的变异。

这些变异在生物学中发挥着关键作用，能够精确调节单个细胞内复杂的生物过程。

绘制这种变异图将揭示大量有价值的信息，从而彻底改变我们对细胞功能的理解。但迄今为止，产生全面蛋白质库存的能力仍然是一个难以实现的目标。

为了克服这个问题，由牛津大学化学系研究人员领导的团队成功开发了一种基于纳米孔传感技术的蛋白质分析方法。

在这种方法中，定向水流捕获3D蛋白质并将其展开成线性链，这些线性链通过微小的孔进入，这些孔的宽度足以让单个氨基酸分子通过。

通过测量施加在纳米孔上的电流的变化来识别结构变化。不同的分子会对电流产生不同的干扰，从而赋予它们独特的特征。

该团队成功证明了该方法在单分子水平上检测长度超过1,200个残基的蛋白质链的三种不同PTM修饰(磷酸化、谷胱甘肽化和糖基化)的有效性。其中包括蛋白质序列深处的修饰。

重要的是，该方法不需要使用标签、酶或其他试剂。

研究小组表示，新的蛋白质表征方法可以很容易地集成到现有的便携式纳米孔测序设备中，使研究人员能够快速建立单细胞和组织的蛋白质库存。

这可以促进即时诊断，从而能够个性化检测与癌症和神经退行性疾病等疾病相关的特定蛋白质变异。

该研究的撰稿人、牛津大学化学系教授YujiaQing表示：“这种简单而强大的方法开启了无数的可能性。最初，它允许检查单个蛋白质，例如与特定疾病有关的蛋白质。从长远来看，该方法有可能在细胞内创建更多的蛋白质变体库存，从而深入了解细胞过程和疾病机制。

特约作者HaganBayley教授(牛津大学化学系)补充道：“在单分子水平上精确定位和识别翻译后修饰和其他蛋白质变异的能力，为增进我们对细胞功能和分子的理解带来了巨大的希望。”互动。它还可能为个性化医疗、诊断和治疗干预开辟新途径。

最终，研究人员希望这种方法可以开发成一种用于蛋白质分析的小型便携式设备，类似于牛津纳米孔技术公司生产的核酸(DNA和RNA)测序设备。

OxfordNanoporeTechnologies成立于2005年，是一家基于Bayley教授研究的衍生公司，现已成为下一代测序技术的领跑者。他们的基于纳米孔的专利技术使科学家能够使用可访问的设备快速对样本进行测序，而标准测序通常需要专门的实验室。

牛津纳米孔设备彻底改变了基础和临床基因组学，并在癌症、人类遗传学和传染病研究中发挥了关键作用。

该研究“长多肽内翻译后修饰的无酶纳米孔检测”已发表在《自然纳米技术》上。