Сконструирована нанопора для секвенирования гомонуклеотидных последовательностей с высокой точностью

Ученые из Брюссельского свободного университета и компании Oxford Nanopore Technologies разработали нанопору для секвенирования с двумя сужениями. Они состоит из бактериального белка мембранного канала CsgG и части вспомогательного белка CsgF и позволяет увеличить точность чтения единичных ридов на 70% для гомополимеров длиной до 9 нуклеотидов.

Credit:
Olivier Devroede | 123rf.com

Применение нанопор в ДНК-секвенировании основано на том, что при прохождении через пору нуклеотиды по-разному взаимодействуют с ее суженной частью, что приводит к изменениям ионной проводимости системы. Характер изменения ионной проводимости служит сигналом, позволяющим определить последовательность полинуклеотида. Компания Oxford Nanopore Technologies (ONT) с 2016 года использует в качестве основы для нанопоры CsgG — мембранный белок Escherichia coli. У бактерий этот белок участвует в секреции, формируя трансмембранный канал совместно с двумя вспомогательными белками — CsgE и CsgF.

Авторы новой статьи в Nature Biotechnology описывают структуру комплекса белков CsgG и CsgF. Они обнаружили, что присоединение CsgF приводит к образованию двух сужений внутри поры CsgG вместо одного. Выяснилось, что для формирования второго сужения достаточно небольшой части белка CsgF, состоящей из 35 остатков аминокислот — FCP (CsgG constriction peptide).

Ученые установили, что оба сужения вносят вклад в изменения ионной проводимости. Чтобы проверить, может ли использование такого комплекса улучшить точность секвенирования гомополимеров, ученые протестировали пору на синтетических олигонуклеотидах, включающих регулярно расположенные тимидин-гомополимеры длиной от 3 до 9 нуклеотидов. Для белка CsgG-R9 (модификация CsgG, используемая в нанопорах ONT) точность секвенирования начинала падать, начиная с пентамера. В то же время комплекс CsgG-R9-FCP считывал последовательность более длинных гомополимеров на 20–70% точнее.

Однако Йенс Гюндлах, исследователь из Университета Вашингтона и руководитель группы, которая предложила один из первых белков для секвенирования на основе нанопор, настроен скептически. Он считает, что такие усовершенствования довольно бесполезны в плане улучшения качества секвенирования. В интервью специализированному сетевому изданию GenomeWeb Гюндлах также говорит о том, что количество ошибок, получаемых при использовании новой нанопоры, настолько велико, что «это полностью искажает результат».

Источники

Van der Verren, S.E., et al. // A dual-constriction biological nanopore resolves homonucleotide sequences with high fidelity. // Nature Biotechnology 06 July 2020; DOI: 10.1038/s41587-020-0570-8

Dual-Reader Nanopore Promises Improved Homopolymer Sequencing Accuracy
Добавить в избранное

Вам будет интересно