Engineering nanopore sensors for proteomic and metabolomic analysis

Vitamines en peptiden meten met nanoporie

Florian Lucas maakte tijdens zijn promotieonderzoek een experimentele en computationele analyse voor het maken van biologische enkel-molecuul nanoporië sensoren. Deze sensoren bestaan in essentie uit een niet geleidend membraan met daarin een opening van enkele nanometers, die twee met elektrolyt gevulde kamers verbindt. De geleiding over deze nanoporie wordt verlaagd door ion-exclusie wanneer er een molecuul doorheen gaat, wat is te meten als een verlaging in de elektrische stroom.

Lucas heeft biologische membraaneiwitten aangepast om dit soort nanoporiën te maken, die hem in staat stelden peptiden te observeren en te karakteriseren. Door een vernauwing aan te brengen in de porie was het mogelijk de verblijftijd van een te onderzoeken molecuul in de porie te verlengen. Op die manier kon Lucas peptiden die ontstaan zijn bij de afbraak van eiwitten karakteriseren door de stroom fluctuaties te analyseren.

Daarnaast heeft Lucas een substraat bindend eiwit in een nanoporie vastgezet, waarvan de ion-exclusie verandert wanneer deze gebonden is aan een te analyseren substraat. Op die manier wist hij snel de concentratie van vitamine B1 (thiamine) te meten in menselijk urine, met één nanoporie in combinatie met een substraat bindend eiwit. Het was voor ons mogelijk om thiamine te meten in ongeveer 20 seconden, door gebruik te maken van een algemeen fysisch model en een empirisch Bayesiaanse methode.

Het promotieonderzoek van Florian Lucas vond plaats bij de afdeling Chemical Biology 1 van het Groningen Biomolecular Sciences and Biotechnology Institute (GBB) met financiering van stichting FOM (nu: NWO). Hij werkt inmiddels als postdoc aan de KU Leuven (België).

Zie ook: Nanoporie meet vitamineconcentratie in seconden Nanoporie kan moleculen herkennen en eiwitten ontrafelen

Proefschrift: http://hdl.handle.net/11370/1125eeca-5b63-40df-bf6e-adeb6c951b65