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承启生物发布超高精度蛋白质测序方案,蛋白质测序实用化时代到来

时间:2022-03-22 16:58 来源:互联网
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近日,承启生物发布由其首席科学家、暨南大学张弓教授团队研发的一种方便操作、超高精度蛋白质全长测序方案,准确率可达99-100%,刷新了迄今为止的世界纪录。该方案使得蛋白质测序实用化,在生物学、医学、生物安全、法医物证等领域有广阔的应用前景。

蛋白质是由20种氨基酸组成的长链,是所有生命功能的实际执行者。氨基酸序列决定着蛋白质的功能,绝大多数疾病都是由于蛋白质的异常而导致的。虽然绝大部分蛋白质由基因转录翻译而来,但许多机制可以使蛋白质序列在这个过程中发生变化,一个基因可以产生少则一两种、多则几万种不同的蛋白质,因此对蛋白质的序列进行直接研究就尤为重要。

蛋白质测序的精准化和实用化,在许多领域可以产生前所未有的应用。例如,利用蛋白质测序比核酸测序更快速、更不容易被污染干扰的特点,癌症、老年痴呆等重疾的早筛和诊断将变得更加快捷方便;遇到生物安全事件(如重大疫情)时,蛋白质测序能几个小时内快速锁定病原体,大幅缩短疫情初期明确病原体的周期,为应对疫情争取宝贵时间;抗体药物研发过程中对筛选出的优秀抗体进行直接测序,将可以很快通过合成生物学方法大量生产这种抗体,大大缩短抗体药物的研发周期;蛋白质测序技术也可以轻松破解被国外垄断的蛋白质制剂,大幅度降低药品价格;测定从环境中分离到的具有优异特性的蛋白质,如细菌真菌中降解各种污染物的酶,加以改造和工业应用,可实现绿色环保低碳的发展目标。

蛋白质测序技术在1967年就已出现,这比基因测序技术早了约10年,然而现在基因测序技术已高度成熟发达,蛋白质测序技术却一直进展缓慢,完整度低、精准度低、成本高,导致蛋白质测序一直没有得到大范围的应用。这其中最大的区别在于,DNA可以准确地进行复制或互补配对,几乎所有基因测序技术都基于此,而蛋白质无法复制,也无法依据序列来配对。

张弓教授团队在基因测序方面深耕多年,其全自主开发的FANSe系列核酸测序算法是迄今为止稳健性和准确性最高的比对算法,同时具备很高的容错性。团队将基因组测序中的分步拼接和使用FANSe进行高精度校正的思想移植到蛋白质测序上,对蛋白质质谱分析进行了策略改进,对同一样品的多份质谱数据进行自我比对和校正,最终对蛋白质全长序列的测序准确度达到了空前的99-100%,甚至可以发现买来的标准品蛋白中存在着突变。在不同结构特性的多个蛋白质的测试中,一律能达到近乎完美的全长测序结果,除非质谱仪测不出原始数据。更令人欣喜的是,这个策略甚至能应对质量较差的、有污染的实验数据,同样能稳健地输出准确的结果。实验操作简便,算法也大部分可自动化运行,因此这种方法成本低、速度快、易于推广。

正如基因测序精准化、廉价化之后引发人类生活和产业的巨变一样,蛋白质测序精准化、廉价化,将又一次给人类社会带来巨变。

目前,这一蛋白质测序方法的论文已在分析化学的权威期刊Analytical Chemistry上发表,算法可在承启生物网站上免费下载:

参考资料:Highly Robust de Novo Full-Length Protein Sequencing, Anal. Chem. 2022, 94, 8, 3467–3475

深圳承启生物科技有限公司简介

承启生物是基于自主核心技术“多组学+信息学”提供医学服务、IVD及治疗方案的综合性精准医学平台,致力于用生物医学前沿科技为人们提供精准医疗及健康管理解决方案。旗下有四家国家高新技术企业以及一家持牌临检中心。

承启拥有完全自主研发并获得国际高度认可的超高精度基因测序数据分析FANSe算法,准确度和速度于2020年创造世界纪录,被作为全球人类蛋白质组计划核心支柱的推荐算法。建立了国内第一个全自主基因检测流程,在基因组、转录组、翻译组、蛋白质组、代谢组全组学层次均有精准的自主技术,被作为国家医学生命组学质量控制标准的蓝本。

关闭此页 (责任编辑:华康)

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