Нанопоры позволят создать портативные масс-спектрометры для пептидов

Ученые из Университета Гронингена создали нанопоры, которые можно использовать для прямого измерения массы пептидов. Хотя структура требует улучшения, она подтверждает работоспособность концепции, открывая путь к дешевым и портативным устройствам.

Проект показывает, что можно создать недорогие мобильные пептидные масс-спектрометры с помощью существующих нанопорных технологий и запатентованного процесса, разработанного в лаборатории адъюнкт-профессора Джованни Маглии, сообщает eurekalert.org. Результаты исследования представлены в Nature Communications.

Масс-спектрометры – незаменимое оборудование для изучения белков. Но размеры и стоимость ограничивают их использование специализированными лабораториями.

«Однако, следующая биомедицинская революция произойдет в протеомике, крупномасштабном анализе протеинов, выделяемых разными типами клеток, — сказал Маглия. – Хотя все клетки содержат одинаковую ДНК, белки они производят по-разному. Протеины также модифицируются после появления, например, за счет добавления сахаров».

Нанопоры позволяют анализировать отдельные молекулы. В прошлом исследовании Маглия показал, что такие биологические структуры измеряют метаболиты для определения белков и пептидов. Поры представляют собой крупные протеиновые структуры, встроенные в мембрану. Попадая в них, молекулы вызывают изменения их электрических характеристик.

«Но пептиды проходят даже мельчайшие отверстия слишком быстро, чтобы измерить их массу», — объяснил Маглия.

Ученые изменили взаимодействие мономеров и липидов структуры, уменьшив количество компонентов и размер пор. Им удалось создать канальные структуры, диаметром 0,84 нм в самом узком месте. Это – наименьшая из изготовленных учеными биологических пор. Чтобы структура не отталкивала отрицательно заряженные пептиды, команда меняла кислотность несущей их жидкости.

«Мы остановились на рН 3,8. Это позволило отрицательно заряженным пептидам проходить канал и сохранить сравнительно мощный поток воды», — сказал Маглия.

Опыты с нанопорами разного размера показали прямую зависимость тока и объема пропускаемых пептидов. Число аминокислот в них варьировалось в пределах 4-22 шт. Система позволила различить аланин и глутамат. То есть, ее разрешение составляет около 40 Дальтон (единица измерения массы белка). У обычных спектрометров показатель намного выше, но проект указывает на возможность создания портативных версий оборудования.