福建水产设备联盟

【关注母校】中国科大获得世界首张单个蛋白质分子磁共振谱

中国科大校友总会 2018-12-05 14:09:35

中国科学技术大学杜江峰(854)教授领衔的研究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了世界上首张单个蛋白质分子的磁共振谱。该研究不仅将磁共振技术的研究对象从数十亿个分子推进到单个分子,并且“室温大气”的实验环境为该技术未来在生命科学等领域的广泛应用提供了必要条件,使得高分辨率的纳米磁共振成像及诊断成为可能。

  

3月6日的国际学术期刊《科学》将该项研究作为亮点文章发表,称其是“通往活体细胞中单个蛋白质分子实时成像的里程碑”。

  

据介绍,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领域。然而,由于受制于探测方式,目前通用的磁共振谱仪的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。

  

杜江峰研究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1/16的极微弱的磁信号。“钻石探针”具有感知极弱磁信号的能力,在激光和微波操控下,它形成一个量子传感器,将单分子信号转化为光学信号而加以检测。杜江峰研究团队在室温大气条件下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。

  

专家指出,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。

杜江峰简介


杜江峰(854校友),教育部长江特聘教授,博士生导师,国家杰出青年科学基金获得者,新世纪百千万人才工程国家级人选,国家重大科学研究计划项目(973)首席科学家。是我国最早从事量子计算实验研究的科研工作者之一,一直致力于使用磁共振方法进行量子计算和量子物理的实验研究,目前已发表SCI论文110多篇,其中《Nature》1篇、《Science》1篇、《Nature》子刊2篇,以及《PhysicalReviewLetters》18篇。其相关研究成果曾入选2009年度中国高校十大科技进展和“两院院士”评选中国十大科技进展。2011年,《基于电子自旋与核自旋的量子计算实验研究》获教育部自然科学优秀成果奖一等奖。2012年,《基于核自旋的量子计算研究》获国家自然科学奖二等奖

研究方向
1、磁共振量子计算
2、量子信息处理中的基本物理问题研究
3、磁共振应用
中国科大校友总会 USTCAA

服务科大发展 服务校友成长


情系母校,追忆似水年华。欢迎关注“中国科大校友总会”微信公共平台!
点击标题下方“中国科大校友总会”蓝色字体,即可关注我们
如果今天的微信勾起了您点点滴滴的科大记忆,点击右上角“…”→分享到朋友圈
如果您有观点或经验与我们分享,请投送到我们的邮箱:aga@ustc.edu.cn
您也可以在新浪微博上关注我们:@中国科大校友总会