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近年來，蛋白質組的組學分析為各類生物學過程的研究提供了十分深入的的理解，然而，目前的檢測方法靈敏度仍然不夠，需要更高靈敏度的方法來更方便的獲取蛋白質組的數據，并全面了解細胞中蛋白質組的復雜和動態情況以及疾病狀態下蛋白質組的變化分析。蛋白質組的復雜性和蛋白質本征的化學性質，使得想要在蛋白質組中實現與DNA測序技術相當的靈敏度、通量和成本等存在諸多挑戰，具體包括：（i）單細胞中含大量不同的蛋白質（>10000）和多樣的蛋白質形式；（ii）細胞和生物液中蛋白質豐度的動態范圍較廣，與轉錄水平缺乏緊密的相關性；（iii）當前質譜分析方法具有高成本和高檢測限等特點；（vi）不能像DNA一樣直接體外復制或擴增蛋白質。隨著研究者們的不斷探索和總結，發現直接對單個蛋白質分子進行測序也許可以提供最大限度的檢測靈敏度，并有望實現單細胞輸入，基于讀取計數的數字量化，檢測翻譯后修飾（PTM）和低豐度及異常的蛋白質形式，從而有利于降低整體的檢測成本，同時提升檢測分析的通量。近日，來自法國巴黎大學的Brian D. Reed等人通過結合半導體芯片，使用動態方法創建了單分子蛋白質測序，通過進一步的完善發展，該方法將為單分子蛋白質組的研究和應用提供一個極具潛力的便捷平臺。研究者通過測量集成半導體芯片上的熒光強度、壽命和結合動力學等，來標記氨基酸并識別多肽的序列從而完成測序分析，其中單肽由染料標記的N末端氨基酸識別器的混合物進行實時探測，同時被氨肽酶裂解；該研究結果證實檢測過程中的動力學原理使得檢測器可以以多樣信息的方式識別不同氨基酸，從而實現對單個氨基酸替換和翻譯后修飾的區分。 圖2 混合物中多肽的鑒別以及多肽與人類蛋白質組的匹配Brian D.R., et al. Real-time dynamic single-molecule protein sequencing on an integrated semiconductor device. Science (2022).DOI: 10.1126/science.abo7651https://www.science.org/doi/10.1126/science.abo7651
