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近年来，蛋白质组的组学分析为各类生物学过程的研究提供了十分深入的的理解，然而，目前的检测方法灵敏度仍然不够，需要更高灵敏度的方法来更方便的获取蛋白质组的数据，并全面了解细胞中蛋白质组的复杂和动态情况以及疾病状态下蛋白质组的变化分析。蛋白质组的复杂性和蛋白质本征的化学性质，使得想要在蛋白质组中实现与DNA测序技术相当的灵敏度、通量和成本等存在诸多挑战，具体包括：（i）单细胞中含大量不同的蛋白质（>10000）和多样的蛋白质形式；（ii）细胞和生物液中蛋白质丰度的动态范围较广，与转录水平缺乏紧密的相关性；（iii）当前质谱分析方法具有高成本和高检测限等特点；（vi）不能像DNA一样直接体外复制或扩增蛋白质。随着研究者们的不断探索和总结，发现直接对单个蛋白质分子进行测序也许可以提供最大限度的检测灵敏度，并有望实现单细胞输入，基于读取计数的数字量化，检测翻译后修饰（PTM）和低丰度及异常的蛋白质形式，从而有利于降低整体的检测成本，同时提升检测分析的通量。近日，来自法国巴黎大学的Brian D. Reed等人通过结合半导体芯片，使用动态方法创建了单分子蛋白质测序，通过进一步的完善发展，该方法将为单分子蛋白质组的研究和应用提供一个极具潜力的便捷平台。研究者通过测量集成半导体芯片上的荧光强度、寿命和结合动力学等，来标记氨基酸并识别多肽的序列从而完成测序分析，其中单肽由染料标记的N末端氨基酸识别器的混合物进行实时探测，同时被氨肽酶裂解；该研究结果证实检测过程中的动力学原理使得检测器可以以多样信息的方式识别不同氨基酸，从而实现对单个氨基酸替换和翻译后修饰的区分。 图2 混合物中多肽的鉴别以及多肽与人类蛋白质组的匹配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
