单个蛋白质分子检测技术取得新突破

由中国科技大学的研究人员领导的一个团队最近使用钻石中的一种特殊结构作为探针，首次在室内温度和空气条件下获得了单个蛋白质分子的磁共振光谱。这一成就使得利用基于钻石的高分辨率纳米磁共振成像进行诊断成为可能。

这一发现最近发表在美国杂志《科学》的新一期上。中国科技大学负责该项研究的教授杜江峰表示，普通磁共振技术已经广泛应用于基础研究和医学应用等许多领域，但其研究对象通常是数十亿个分子，单个分子的独特信息无法观察到。新的基于钻石的磁共振技术继承了传统磁共振的优点，将研究对象推向单个分子。成像分辨率从毫米级提高到纳米级。然而，主要的困难是来自单个分子的信号太弱。

为此，杜江峰的团队使用富含碳12的钻石作为载体，注入氮离子，创造出一种被称为“氮空位缺陷”的结构，并让这种结构充当探针，在纳米尺度上接近被检测的蛋白质。此外，他们使用一种叫做“聚赖氨酸”的物质来保护蛋白质，并确保其在研究过程中的稳定性。

研究人员选择了细胞分裂的重要蛋白MAD2作为研究对象。经过两年多的努力和一百多次的尝试，他们终于在室内温度和空气条件下第一次成功地获得了单个蛋白质分子的磁共振光谱，并通过光谱分析获得了其动态特性。

关于这项技术的使用，杜江峰说，最直接的用途是在不影响蛋白质性质的情况下检测蛋白质的结构和动力学性质，并直接在细胞膜或细胞中研究蛋白质分子，“这对生命科学研究非常有吸引力”。

总之，该技术拓宽了单分子的研究范围，在分析化学、结构生物学、聚合物、磁性材料等领域具有重要的应用前景和实用价值。在此基础上，结合扫描探针、高梯度磁场等技术，该检测技术可应用于未来生命和材料领域的单分子成像、结构分析、动力学监测，甚至直接深入细胞进行显微磁共振研究，为新的科学发现做准备。

《科学》杂志评价这项工作为“单个蛋白质分子检测的突破性成果”，为利用“氮空位缺陷”进一步研究“自旋标记”蛋白质开辟了可能性，具有重要的应用前景。中国科学院强磁场科学中心和德国斯图加特大学的研究人员也参与了这项研究。

原始检索:单一蛋白质研究