在单分子水平上分析复杂动力学的新方法

乌普萨拉大学塞巴斯蒂安·迪恩德尔教授领导的研究小组开发出了一种开创性的方法，大大提高了在单分子水平上观察和分析复杂生物过程的能力。他们的研究成果发表在《科学》杂志上。

“利用我们的新技术，我们现在可以将单分子生物物理学扩展到基因组规模。这一进展有望大大加深我们对核酸相互作用蛋白在健康和疾病中如何发挥作用的理解，”这项研究的资深作者 Deindl 教授说。

该方法称为 MUSCLE(图书馆规模的多路复用单分子表征)，为更准确、更全面的生物系统研究打开了大门，而了解分子行为的全貌至关重要。它预计将对复杂分子动力学作为序列或化学空间函数的研究产生深远影响，使研究人员能够探索生物学中以前未知的领域。

新开发的方法克服了单分子荧光显微镜领域的一个重大限制，迄今为止，由于每次分析一个样本非常费力，该领域一直受到低通量的限制。传统方法仅限于研究少量代表性样本，这可能会导致偏差，并错失在大型分子库中发现新见解的机会。

MUSCLE 通过将单分子荧光显微镜的机制见解与新一代测序的高通量功能相结合来解决这一挑战。工作流程首先将荧光标记分子库附着到称为 Illumina MiSeq 流动池的表面上。然后使用 3D 打印适配器将此流动池放置在单分子荧光显微镜上，使研究人员能够在多个视野中观察单个分子的实时动态。

成像后，流动池将接受标准的 Illumina 测序，该测序会从之前观察到的分子中生成相同副本的簇。然后根据这些簇在流动池上的位置，将这些簇与相应的分子进行匹配。

“空间上注册单分子成像和 Illumina 测序数据曾经极具挑战性，但这个问题现在已经解决了，”该研究的联合第一作者 Anton Sabantsev 博士说。

这种创新方法使研究人员能够同时分析大量样本的动态，从而更全面地了解复杂的生物过程。