二重狭窄型の生物学的ナノ細孔がホモヌクレオチド塩基配列を高い忠実度で明らかにする

生物学的ナノ細孔による単一分子ロングリードDNA塩基配列解読は、迅速でハイスループットだが、ホモヌクレオチドが続く塩基配列では正確度が低下するという問題がある。今回我々は、CsgGナノ細孔を細胞外相互作用のパートナーであるCsgFのN末端領域の35残基と組み合わせ、ホモポリマー領域のシグナルと塩基コールの正確度が高い二重狭窄型の細孔を作製した。完全長CsgFと複合体を形成したCsgGのクライオ電子顕微鏡構造から、CsgFのN末端33残基が細孔のβバレル内部に結合し、明確な第二の狭窄を形成していることが明らかになった。35残基のCsgF狭窄ペプチドと結合したCsgGの複合体では、第二の狭窄が第一の狭窄から約25 Å離れていた。2つの狭窄はいずれも一本鎖DNAが通過する間の電気信号の変化に寄与していることが分かった。二重狭窄を有するプロトタイプのCsgG–CsgFタンパク質細孔を用いたDNA塩基配列解読では、最長9ヌクレオチドのホモポリマーで単一リードの正確度が25～70％改善された。