室溫下探測到單個蛋白質(zhì)分子磁共振譜
- 發(fā)布時間：2015-03-23 01:29:15 來源：科技日報 責(zé)任編輯：羅伯特
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科技日報訊 （記者吳長鋒 通訊員楊保國）中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)杜江峰教授領(lǐng)銜的研究團隊首次在室溫大氣條件下獲得了世界上首張單蛋白質(zhì)分子的磁共振譜。該成果3月6日發(fā)表在國際著名學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》上。《科學(xué)》專文報道稱贊“此工作是通往活體細胞中單蛋白質(zhì)分子實時成像的里程碑”。
磁共振技術(shù)能夠準確、快速和無破壞地獲取物質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)信息。然而當前通用的磁共振譜儀受制于探測方式，其研究對象通常為數(shù)十億個分子，成像分辨率僅為毫米量級，無法觀測到單個分子的獨特信息?；阢@石的新型磁共振技術(shù)則能將研究對象推進到單分子，成像分辨率提升至納米級。
杜江峰研究團隊利用鉆石中的氮-空位點缺陷作為量子探針（以下簡稱“鉆石探針”），選取了細胞分裂中的一種重要蛋白為探測對象。他們首先將蛋白從細胞中分離并將標記物（氮氧自由基）固定在蛋白的特定位置，然后將此蛋白分子放在鉆石表面，此時標記物距離“鉆石探針”約10納米，會產(chǎn)生僅相當于地磁場1/16的極微弱的磁信號?！般@石探針”具有感知極弱磁信號的能力，在激光和微波操控下，它形成一個量子傳感器，將單分子信號轉(zhuǎn)化為光學(xué)信號而加以檢測。經(jīng)過兩年多的努力，最終他們成功地在室溫大氣條件下首次獲取了單個蛋白質(zhì)分子的磁共振譜，并通過對比不同磁場下的多組磁共振譜的特征，獲取了它的動力學(xué)性質(zhì)。
該研究不僅將磁共振技術(shù)的研究對象從數(shù)十億個分子推進到單個分子，并且“室溫大氣”這一寬松的實驗環(huán)境為該技術(shù)未來在生命科學(xué)等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用提供了必要條件，使得高分辨率的納米磁共振成像及診斷成為可能。
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