新技术有助于解开磷酸化如何调节细胞事件

每天，我们身体的细胞水平上都会发生数百万个生物过程。研究这些过程可以帮助我们更多地了解细胞的功能，这一领域一直吸引着研究人员。然而，最近在这个领域出现了一个新的参与者。一种新的分析方法——单分子检测——因其在观察特定的、生物学相关的分子及其相关过程方面的成功而获得了动力。

科学家们尝试了使用单分子检测分析来研究蛋白质及其翻译后修饰 (PTM) 的方法。PTM 是蛋白质合成后观察到的酶促变化，其中功能基团被添加到蛋白质的氨基酸中，使其能够执行特定的功能。PTM 的研究可以帮助我们了解细胞信号传导和几种疾病的起源。然而，旨在做到这一点的分析必须具有高度选择性，并且对该蛋白质具有特异性。鉴于当前技术缺乏敏感性，获得单分子 PTM 测量具有挑战性。

最近，东京工业大学(Tokyo Tech)的研究人员发现了一种“通电”的方法来克服这些限制。在他们最近发表在《美国化学学会杂志》上的突破中，由东京理工大学的 Tomoaki Nishino 副教授领导的一个科学家小组报告了单分子检测肽中的磷酸化 - 短氨基酸链 - 以及形成借助电子签名的正磷酸盐结。Nishino 博士解释说：“我们选择了肽磷酸化，一种典型的和生物学相关的 PTM，用于我们的检测研究。目的是开发一种工具，可以检测到氨基酸化学结构中最轻微的变化。”

首先，该团队使用无机类似物正磷酸 (H 3 PO 4 ) 研究了磷酸化肽的电子特性。他们制备了一种磷酸盐溶液(PO 4 3- ) 并对其进行扫描隧道显微镜 (STM) 辅助断裂结 (BJ) 技术。当电流在两个金 STM 电极之间通过时，由于其带负电的氧原子与金的相互作用，正磷酸盐基团通过形成稳定的结来桥接电极之间的纳米间隙。正是这个交界处及其标志推动了进一步的实验。

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发现单正磷酸盐结具有 0.4 G 0的高电导和独特的电子特性，后者使该过程能够高度特异性并准确地感知所讨论的 PTM(即磷酸化)。为了进一步测试他们的技术，该团队进行了原位单分子磷酸化测定，他们能够以 95% 的准确度和 91% 的特异性区分磷酸化和非磷酸化肽。

本研究中展示的方法为蛋白质中的 PTM 世界提供了一个不可预见的视角。这种新技术也将为在临床诊断和制药应用中使用 PTM 的单分子检测开辟新途径。