掌握DNA分子的“車流速度”——單分子操作實現近乎完美控制

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通過首次將納米孔技術與掃描離子電導顯微鏡相結合，研究人員實現了對單個分子操作的近乎完美的控制。圖片來源：EPFL

瑞士洛桑聯邦理工學院(EPFL)研究人員多年來致力于改進納米孔技術，該技術可讓DNA分子通過膜上的小孔以測量離子電流，研究人員則可以通過分析核苷酸在電流通過時的擾動情況，來確定DNA的核苷酸序列。該研究19日發表在《自然·納米技術》上。

分子的快速運動使得對其實現高精度分析具有挑戰性。EPFL團隊成員稱，將納米孔的靈敏度與掃描離子電導顯微鏡(SICM)的精度相結合，他們就能鎖定特定的分子的位置并控制它們移動的速度。這種精巧的控制填補了該領域的一個巨大空白。

團隊使用先進的掃描離子電導光譜(SICS)實現了這種控制。SICM利用流經探針尖端的離子電流的變化，可生成高分辨率3D圖像數據。而其創新技術減緩了分子通過的速度，允許對同一分子甚至分子上的不同位置進行數千次連續讀數。

研究人員用汽車類比這種方法舉例說明：“想象一下，當你站在窗前看著汽車來回行駛。如果汽車減速并反復駛過，讀取他們的牌照會容易得多。我們現在可決定是要每次測量1000種不同的分子，還是測量同一分子1000次，這代表了該領域真正的范式轉變。”

這一成果不但可顯著改善診斷和測序領域，還可應用于DNA以外的分子，推進蛋白質組學研究。例如肽的蛋白質構建塊，由于肽“牌照”由20個“字符”(氨基酸)組成，而不是DNA的4個核苷酸，因此尋找肽測序解決方案一直是一項重大挑戰，但這種新控制方法會為肽測序開辟一條更容易的道路。

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