突变体孔的制作方法

本发明涉及胞溶素(lysenin)的突变形式。本发明还涉及使用胞溶素的所述突变形式进行分析物表征。

背景技术：

1、纳米孔感测是一种依赖于对分析物分子与受体之间的单独结合或相互作用事件的观察的感测方法。可以通过在绝缘膜中放置纳米尺寸的单孔和测量在存在分析物分子的情况下通过所述孔的电压驱动的离子转运来产生纳米孔传感器。分析物的同一性通过其独特的电流特征揭露，尤其是电流块的持续时间和程度以及电流电平的变化。这种纳米孔传感器是可商购的，例如，由牛津纳米孔科技有限公司(oxford nanopore technologiesltd)销售的miniontm装置，其包括集成在电子芯片内的纳米孔阵列。

2、当前在广泛的应用范围内需要快速且便宜的核酸(例如，dna或rna)测序技术。现有技术缓慢且昂贵，这主要是因为其依赖于扩增技术以产生大量核酸并且需要大量专业荧光化学品以进行信号检测。纳米孔感测有可能通过降低所需核苷酸和试剂的量来提供快速且便宜的核酸测序。

3、使用纳米孔感测对核酸进行测序的基本要素之一是控制核酸移动穿过孔。另一个要素是在核酸聚合物移动穿过孔时区分核苷酸。在过去，为了实现核苷酸区分，已经使核酸穿过溶血素的突变体。这已经提供了已经显示具有序列依赖性的电流特征。还已经显示，在使用溶血素孔时，大量核苷酸贡献于所观察到的电流，从而使得所观察到的电流与多核苷酸之间的直接关系具有挑战性。

4、虽然已经通过溶血素孔突变提高了用于核苷酸区分的电流范围，但是如果可以进一步提高核苷酸之间的电流差异，则测序系统将具有更高的性能。另外，已经观察到，当核酸移动穿过孔时，一些电流状态显示出很高的变化。还已经显示，一些突变溶血素孔展现出比其它突变溶血素更高的变化。虽然这些状态的变化可能含有序列特异性信息，但是期望产生具有低变化的孔以简化系统。还期望降低贡献于所观察到的电流的核苷酸的数目。

5、胞溶素(也称为efl1)是一种从蚯蚓赤子爱胜蚓的体腔液中纯化而来的成孔毒素。其特异性地结合到鞘磷脂，所述鞘磷脂抑制胞溶素诱导的溶血(yamaji等人，《生物化学杂志(j.biol.chem.)》，1998年，第273卷，第9期，第5300到5306页)。在de colbis等人，《结构(structure)》，2012年，第20卷，第1498到1507页中公开了胞溶素单体的晶体结构。

技术实现思路

1、诸位发明人惊奇地发现了新的突变胞溶素单体，在所述单体中已经进行了一个或多个修饰以提高所述单体与多核苷酸相互作用的能力。诸位发明人还惊奇地证实，包括新颖突变单体的孔具有增强的与多核苷酸相互作用的能力并且因此显示出提高的用于估计多核苷酸的特性如其序列的性质。突变孔出人意料地显示出提高的核苷酸区分。具体地说，突变孔出人意料地显示出增大的电流范围和减少的状态变化，所述增大的电流范围使得更容易区分不同核苷酸，并且所述减少的状态变化增加信噪比。另外，在多核苷酸移动穿过所述孔时贡献于电流的核苷酸的数目减小。这使得更容易识别在多核苷酸移动穿过孔时的所观察到的电流与多核苷酸序列之间的直接关系。

2、除非相反地陈述，否则本文所公开的所有氨基酸取代、缺失和/或添加均参考包括seq id no：2中所示的序列的变异体的突变胞溶素单体。

3、提及包括seq id no：2中所示的序列的变异体的突变胞溶素单体涵盖包括如seqid no：14到16中所述的序列的变异体的突变胞溶素单体。可以对包括seq id no：2中所示的序列的变异体的胞溶素单体进行等同于本文中参考seq id no：2公开的取代、缺失和/或添加的氨基酸取代、缺失和/或添加。

4、突变单体可以被视为分离单体。

5、因此，本发明提供了一种突变胞溶素单体，其包括seq id no：2中所示的序列的变异体，其中所述单体能够形成孔，并且其中所述变异体包括以下位置中的一个或多个处的修饰：k37、g43、k45、v47、s49、t51、h83、v88、t91、t93、v95、y96、s98、k99、v100、i101、p108、p109、t110、s111、k112以及t114。

6、本发明还提供了一种突变胞溶素单体，其包括seq id no：2中所示的序列的变异体，其中所述单体能够形成孔，并且其中所述变异体包括以下取代中的一个或多个：

7、d35n/s；

8、s74k/r；

9、e76d/n；

10、s78r/k/n/q；

11、s80k/r/n/q；

12、s82k/r/n/q；

13、e84r/k/n/a；

14、e85n；

15、s86k/q；

16、s89k；

17、m90k/i/a；

18、e92d/s；

19、e94d/q/g/a/k/r/s/n；

20、e102n/q/d/s；

21、t104r/k/q；

22、t106r/k/q；

23、r115s；

24、q117s；以及

25、n119s。

26、本发明还提供了一种突变胞溶素单体，其包括seq id no：2中所示的序列的变异体，其中所述单体能够形成孔，并且其中所述变异体包括以下中的一个或多个处的突变：

27、d35/e94/t106；

28、k37/e94/e102/t106；

29、k37/e94/t104/t106；

30、k37/e94/t106；

31、k37/e94/e102/t106；

32、g43/e94/t106；

33、k45/v47/e92/e94/t106；

34、k45/v47/e94/t106；

35、k45/s49/e92/e94/t106；

36、k45/s49/e94/t106；

37、k45/e94/t106；

38、k45/t106；

39、v47/e94/t106；

40、v47/v88/e94/t106；

41、s49/e94/t106；

42、t51/e94d/t106；

43、s74/e94；

44、e76/e94；

45、s78/e94；

46、y79/e94；

47、s80/e94；

48、s82/e94；

49、s82/e94/t106；

50、h83/e94；

51、h83/e94/t106；

52、e85/e94/t106；

53、s86/e94；

54、v88/m90/e94/t106；

55、s89/e94；

56、m90/e94/t106；

57、t91/e94/t106；

58、e92/e94/t106；

59、t93/e94/t106；

60、e94/y96/t106；

61、e94/s98/k99/t106；

62、e94/k99/t106；

63、e94/e102；

64、e94/t104；

65、e94/t106；

66、e94/p108；

67、e94/p109；

68、e94/t110；

69、e94/s111；

70、e94/t114；

71、e94/r115；

72、e94/q117；以及

73、e94/e119。

74、本发明还提供了一种突变胞溶素单体，其包括seq id no：2中所示的序列的变异体，其中所述单体能够形成孔，并且其中所述变异体包括以下取代中的一个或多个：

75、e84r/e94d；

76、e84k/e94d；

77、e84n/e94d；

78、e84a/e94q；

79、e84k/e94q以及

80、e94q/d121s。

81、本发明还提供了一种突变胞溶素单体，其包括seq id no：2中所示的序列的变异体，其中所述变异体包括以下取代组合之一：

82、-e84q/e85k/e92q/e94d/e97s/d126g；

83、-e84q/e85k/e92q/e94q/e97s/d126g；或

84、-e84q/e85k/e92q/e94d/e97s/t106k/d126g。

85、本发明还提供了一种突变胞溶素单体，其包括seq id no：2中所示的序列的变异体，其中在所述变异体中，(a)seq id no：2的位置34到70处或与那些位置相对应的氨基酸中的2个、4个、6个、8个、10个、12个、14个、16个、18个或20个已经缺失，并且(b)seq id no：2的位置71到107处或与那些位置相对应的氨基酸中的2个、4个、6个、8个、10个、12个、14个、16个、18个或20个已经缺失。

86、本发明还提供了：

87、-一种构建体，其包括衍生自胞溶素的两个或更多个共价连接单体，其中所述单体中的至少一个是本发明的突变胞溶素单体；

88、-一种多核苷酸，其对本发明的突变胞溶素单体或本发明的基因融合构建体进行编码；

89、-一种衍生自胞溶素的同源寡聚孔，其包括足够数目的本发明的突变胞溶素单体；

90、-一种衍生自胞溶素的异源寡聚孔，其包括至少一个本发明的突变胞溶素单体；

91、-一种孔，其包括至少一个本发明的构建体；

92、-一种表征靶分析物的方法，其包括：(a)使所述靶分析物与本发明的孔接触，使得所述靶分析物移动穿过所述孔；(b)当所述分析物相对于所述孔移动时取得一个或多个测量结果，其中所述测量结果指示所述靶分析物的一个或多个特性，并且由此表征所述靶分析物；

93、-一种形成用于表征靶多核苷酸的传感器的方法，其包括在本发明的孔与多核苷酸结合蛋白之间形成复合体以及由此形成用于表征所述靶多核苷酸的传感器；

94、-一种用于表征靶多核苷酸的传感器，其包括本发明的孔与多核苷酸结合蛋白之间的复合体；

95、-本发明的孔用于表征靶分析物的用途；

96、-一种用于表征靶多核苷酸的试剂盒，其包括(a)本发明的孔以及(b)膜；

97、-一种用于表征样品中的靶多核苷酸的设备，其包括(a)多个本发明的孔和(b)多个多核苷酸结合蛋白；

98、-一种提高包括seq id no：2中所示的序列的胞溶素单体表征多核苷酸的能力的方法，其包括：进行本发明的一个或多个修饰和/或取代；

99、-一种产生本发明的构建体的方法，其包括：将至少一个本发明的突变胞溶素单体共价连接到衍生自胞溶素的一个或多个单体；以及

100、-一种形成本发明的孔的方法，其包括：允许至少一个本发明的突变单体或至少一个本发明的构建体与足够数目的本发明的单体、本发明的构建体或衍生自胞溶素的单体寡聚以形成孔。