作者:杜江峰等 来源:《科学》 发布时间:2015/3/10 12:30:47
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“钻石钥匙”打开单分子磁共振新天地
获室温大气环境下首张单蛋白质分子磁共振谱

 

中国科学技术大学教授杜江峰团队将量子技术应用于单个蛋白分子研究,在室温大气条件下获得世界上首张单蛋白质分子的磁共振谱。该成果3月6日发表在《科学》杂志,《科学》杂志还评论其“实现了一个雄心勃勃的目标”,称“此工作是通往活体细胞中单蛋白质分子实时成像的里程碑”。

磁共振技术能够准确、快速和无破坏地获取物质的组成和结构信息,已被广泛应用于基础研究和医学等各大领域,但其研究对象通常为数十亿个分子,成像分辨率仅为毫米量级,无法观测到单个分子的独特信息。基于钻石的新型磁共振技术则能将研究对象推进到单分子,成像分辨率提升至纳米级。但实现这一目标面临诸多挑战,主要是单分子信号太弱难以探测。

杜江峰团队利用钻石中的氮—空位点缺陷作为量子探针(以下简称“钻石探针”),选取了细胞分裂中的一种重要蛋白为探测对象。他们首先将蛋白从细胞中分离并将标记物(氮氧自由基)固定在蛋白的特定位置,然后将此蛋白分子放在钻石表面,此时标记物距离“钻石探针”约10纳米,会产生仅相当于地磁场十六分之一的极微弱的磁信号。经过两年多的努力,他们成功地在室温大气条件下首次获取了单个蛋白质分子的磁共振谱,并通过对比不同磁场下的多组磁共振谱的特征,获取了它的动力学性质。

专家称,以此为基础,和扫描探针、高梯度磁场等技术结合,未来可将该技术应用于生命及材料领域的单分子成像、结构解析、动力学监测,甚至直接深入细胞内部进行微观磁共振研究。(来源:中国科学报 杨保国)

 
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