遗传学大牛Nature发表新技术：单分子互作测序

George M. Church

　　随着技术的发现，大规模并行DNA测序得到了广泛的应用，为许多研究领域带来了一场革命。然而，高通量的蛋白质分析仍然困难重重，现在亟需高质量低成本的蛋白分析技术。

　　为此，遗传学界的大牛George M. Church领导哈佛医学院的团队，开发了一种单分子互作测序（SMI-seq）技术。该技术能够实现单分子水平上的并行分析，获得大量蛋白质的互作图谱。这一成果发表在近期的Nature杂志上，文章的通讯作者是哈佛医学院的George M. Church和Liangcai Gu。

　　研究人员利用PRMC复合体（蛋白质-核糖体-mRNA-互补DNA），通过体外的核糖体展示（ribosome display）技术，将DNA条码连到蛋白质上。此外也可以通过催化酶，分别给不同蛋白连上DNA条码。这些自带条码的蛋白可以在水溶液中进行检测。

　　随后，研究人员将上述蛋白固定在聚丙烯酰胺薄膜上，建立起随机的单分子阵列。对条码DNA进行原位扩增可以形成polonies（polymerase colonies），最后通过DNA测序进行分析。

　　SMI-seq方法能够精确定量多种蛋白，理论上这个阵列的密度可以达到每平方毫米一百万polonies。此外，那些共定位的polonies还揭示了蛋白质之间的互作。

　　为了证明这一技术的有效性，研究人员通过SMI-seq获得了G蛋白偶联受体和抗体结合的图谱。据介绍，SMI-seq是一种“一锅端”式的分析（one-pot assay），可以同时检测分子结合的亲和力和特异性。

　　研究显示，SMI-seq技术可以在单分子水平上原位检测蛋白及其复合体，从根本上提升蛋白质分析的灵敏度、准确性和多重性。该技术适用于二代测序平台，这进一步拓宽了它的应用范围。除了天然蛋白、重组蛋白，SMI-seq还可以用于人为生成的新蛋白、核酸和有条码的小分子。

　　著名遗传学George M. Church是哈佛医学院的遗传学教授、Wyss研究所的核心成员。他被誉为是个人基因组学和合成生物学的先锋。1984年，Church和Walter Gilbert发表了首个直接基因组测序方法，该文章中的一些策略现在仍应用在二代测序技术中。此外，如今的多重化分子技术和条码式标签也是他发明的。Church还是纳米孔测序技术的发明者之一。