图 (a) α-溶血素纳米孔对20种氨基酸的高精度分辨；(b) 基于纳米孔技术的多肽测序
在国家自然科学基金项目（批准号：22025407、21974144）等资助下，中国科学院化学研究所吴海臣研究员团队在基于纳米孔技术的多肽测序方面取得进展。相关研究成果以“基于主客体相互作用的纳米孔多肽测序（Peptide sequencing based on host–guestinteraction-assisted nanopore sensing）”为题，于2023年11月14日发表在《自然•方法》（Nature Methods）。论文链接：https://doi.org/10.1038/s41592-023-02095-4。
蛋白质由氨基酸长链组成，其序列由其基因的核苷酸序列决定。然而，基因序列并不直接编码蛋白质丰度、翻译后修饰或剪接等信息。因此，发展高效、低成本的蛋白质测序和翻译后修饰鉴定策略对于蛋白质组学研究非常必要。目前蛋白质测序的主流方法是Edman降解和质谱法，这两种方法无论在测序长度、检测灵敏度、准确性，或者通量和价格上都存在局限性。因此，近年来科学家们积极发展新的蛋白质测序方法，包括单分子荧光方法、隧穿电流技术和纳米孔技术，但尚未能真正实现蛋白质的从头测序。
该团队研究发现，N端为苯丙氨酸的多肽与胍环分子结合后，增加了多肽穿孔的阻滞时间，使α-溶血素纳米孔对其N端第3位点具有超高的分辨率，可对20种氨基酸进行有效区分。实现蛋白质测序最关键的步骤是获得氨基酸的序列信息。研究人员利用羧肽酶A和羧肽酶B将肽段中的氨基酸逐一水解，并将游离的氨基酸通过偶联反应连接到N端为苯丙氨酸、C端为8个天冬氨酸的多肽探针上，最后通过纳米孔单通道的电流信号确定每个氨基酸的种类，利用其信号丰度确定序列位置，从而成功实现了基于纳米孔技术的多肽序列测定。