深圳2022年3月21日 /美通社/ -- 近日，承啟生物發(fā)布由其首席科學家、暨南大學張弓教授團隊研發(fā)的一種方便操作、超高精度蛋白質全長測序方案，準確率可達99-100%，刷新了迄今為止的世界紀錄。該方案使得蛋白質測序實用化，在生物學、醫(yī)學、生物安全、法醫(yī)物證等領域有廣闊的應用前景。
蛋白質是由20種氨基酸組成的長鏈，是所有生命功能的實際執(zhí)行者。氨基酸序列決定著蛋白質的功能，絕大多數(shù)疾病都是由于蛋白質的異常而導致的。雖然絕大部分蛋白質由基因轉錄翻譯而來，但許多機制可以使蛋白質序列在這個過程中發(fā)生變化，一個基因可以產生少則一兩種、多則幾萬種不同的蛋白質，因此對蛋白質的序列進行直接研究就尤為重要。
蛋白質測序的精準化和實用化，在許多領域可以產生前所未有的應用。例如，利用蛋白質測序比核酸測序更快速、更不容易被污染干擾的特點，癌癥、老年癡呆等重疾的早篩和診斷將變得更加快捷方便；遇到生物安全事件（如重大疫情）時，蛋白質測序能幾個小時內快速鎖定病原體，大幅縮短疫情初期明確病原體的周期，為應對疫情爭取寶貴時間；抗體藥物研發(fā)過程中對篩選出的優(yōu)秀抗體進行直接測序，將可以很快通過合成生物學方法大量生產這種抗體，大大縮短抗體藥物的研發(fā)周期；蛋白質測序技術也可以輕松破解被國外壟斷的蛋白質制劑，大幅度降低藥品價格；測定從環(huán)境中分離到的具有優(yōu)異特性的蛋白質，如細菌真菌中降解各種污染物的酶，加以改造和工業(yè)應用，可實現(xiàn)綠色環(huán)保低碳的發(fā)展目標。
蛋白質測序技術在1967年就已出現(xiàn)，這比基因測序技術早了約10年，然而現(xiàn)在基因測序技術已高度成熟發(fā)達，蛋白質測序技術卻一直進展緩慢，完整度低、精準度低、成本高，導致蛋白質測序一直沒有得到大范圍的應用。這其中最大的區(qū)別在于，DNA可以準確地進行復制或互補配對，幾乎所有基因測序技術都基于此，而蛋白質無法復制，也無法依據(jù)序列來配對。
張弓教授團隊在基因測序方面深耕多年，其全自主開發(fā)的FANSe系列核酸測序算法是迄今為止穩(wěn)健性和準確性最高的比對算法，同時具備很高的容錯性。團隊將基因組測序中的分步拼接和使用FANSe進行高精度校正的思想移植到蛋白質測序上，對蛋白質質譜分析進行了策略改進，對同一樣品的多份質譜數(shù)據(jù)進行自我比對和校正，最終對蛋白質全長序列的測序準確度達到了空前的99-100%，甚至可以發(fā)現(xiàn)買來的標準品蛋白中存在著突變。在不同結構特性的多個蛋白質的測試中，一律能達到近乎完美的全長測序結果，除非質譜儀測不出原始數(shù)據(jù)。更令人欣喜的是，這個策略甚至能應對質量較差的、有污染的實驗數(shù)據(jù)，同樣能穩(wěn)健地輸出準確的結果。實驗操作簡便，算法也大部分可自動化運行，因此這種方法成本低、速度快、易于推廣。
正如基因測序精準化、廉價化之后引發(fā)人類生活和產業(yè)的巨變一樣，蛋白質測序精準化、廉價化，將又一次給人類社會帶來巨變。
目前，這一蛋白質測序方法的論文已在分析化學的權威期刊Analytical Chemistry上發(fā)表，算法可在承啟生物網站上免費下載：http://chi-biotech.com/mucs/
參考資料：Highly Robust de Novo Full-Length Protein Sequencing, Anal. Chem. 2022, 94, 8, 3467–3475 |
