蛋白质芯片技术的研究与发展

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1、生物与环境工程学院课程论文蛋白质芯片技术的研究与发展学生姓名：学　　号：课程名称：指导教师：浙江树人大学生物与环境工程学院2011年5月8蛋白质芯片技术的研究与发展XXX（浙江树人大学生物与环境工程学院081班　浙江　杭州　310015）摘要：蛋白质芯片是一种研究蛋白质组学的新技术，是高通量、微型化和自动化的蛋白质分析技术，目前这一技术已经被广泛应用到生命科学研究的多个领域，如蛋白质组学研究，新药的开发以及疾病的临床诊断等，具体为用于构建蛋白质表达谱，进行受体一配体检测，靶目标和靶向药物筛选，蛋白质相互作用研究，肿瘤诊断等。本文从蛋白质芯片的概念、基本原理、制备及检测方法、蛋白质芯

2、片的应用及展望方面对其进行综述。关键词：蛋白质芯片；制备；应用；发展前景生物芯片技术是20世纪80年代末才发展起来的，是一项融电子学、生命科学、物理学于一体的崭新技术，可分为DNA芯片、蛋白质芯片以及芯片实验室三类。伴随着人类基因组计划(HGP)的顺利实施，业已产生的大量DNA序列数据刺激人们去发掘湮没于其间的“珍宝”——功能基因组数据。因此，以生命活动的执行者和体现者——蛋白质为研究对象的蛋白质组学越来越显得重要。蛋白质芯片的发展将会为蛋白质组学研究提供强有力的工具，从而推动疾病诊断、药物筛选、个性化药物的的生产和应用等发生重大革新。因此，利用蛋白质芯片分析蛋白质功能就必然是一种

3、趋势。蛋白质芯片具有传统蛋白质检测技术所欠缺的优势，为蛋白质检测及蛋白质组学研究等方面开创了新的方式，对蛋白质检测及蛋白质组学研究等的发展期了推动作用。虽然蛋白质芯片技术为人们的研究提供可很大的便利，但其本身还有一些不足的地方，所以对其本身的研究还有很大的发展空间，是继基因芯片后的又一种用于生命科学研究的技术平台。1蛋白质芯片的概况1.1蛋白质芯片的概念现在的蛋白质芯片[1]8是指在固相支持物(载体)表面固定大量蛋白探针(可以是抗原、抗体，受体、配体、酶、底物等)，形成高密度排列的蛋白质点阵。利用这种芯片和含有未知蛋白质的液体(体液、细胞和组织提取物)进行孵育反应，反应后用相应的检

4、测系统进行检测，最后应用计算机分析和比较相应蛋白质的表达情况。1.2蛋白质芯片的分类蛋白质芯片主要分两种[2]：一种类似于基因芯片，即在固相支持物表面高密度地排列探针蛋白点阵，可特异地捕获样品中的靶蛋白，然后通过检测器对靶蛋白进行定性或定量分析。虽然基因芯片技术已很完善，在生物医学研究领域获得了广泛的应用[3,4]，但这种以核酸为基础的芯片检测只能提供间接的信息。而我们要了解遗传变异、药物或环境的变化对蛋白质水平和活性的影响，就必须直接对蛋白质进行研究。所以他们虽有相似但蛋白质芯片有着自己的优势。另一种就是微型化的凝胶电泳板，在电场作用下，样品中的蛋白质通过芯片上的孔道分离开来，经

5、喷雾直接进入质谱仪进行检测，以确定样品中蛋白质的分子量及种类。1.3蛋白质芯片的特点蛋白差别表达和蛋白亲和性研究的传统方法，是将免疫亲和作用、液相色谱或电泳分离技术与放射性检测、光度法、质谱相结合。蛋白质芯片相较于传统用于蛋白质分析的方法，具有以下优点，具体见表1[5]。表1蛋白质分析方式比较方式比较项目传统方式蛋白质芯片分析速度慢快灵敏度不太灵敏十分灵敏灵活性不太灵活灵活、方便样品用量不多极少通量低；只能看到丰度最高的蛋白质,而其他含量低的组分在分离和检测之前就已丢失高；可以实现成千上万个蛋白质样品的高通量平行分析,一次实验可提供大量数据信噪比一般高与产物联系程度一般高；直接联系

6、2蛋白质芯片的制备82.1蛋白质芯片的基本原理[6,7]蛋白质芯片是一种新型的生物芯片，是将各种蛋白质有序地固定（微列阵法）于载玻片等各种介质载体上成为检测的芯片，用未经标记或标记[8]（荧光物质、酶或化学发光物质等标记）的生物分子与芯片上的探针进行反应，与芯片上的蛋白质相匹配的抗体将与其对应的蛋白质结合，抗体上的荧光物质将指示对应的蛋白质及其表达的数量，然后通过特定的扫描装置进行检测,结果由计算机分析处理。2.2蛋白质芯片的构建2.2.1载体的选择蛋白质芯片的载体可沿用基因芯片的载体，主要有：滤膜类、凝胶类以及玻璃片类。其中滤膜类和凝胶类与蛋白质或核酸结合的能力较强，无需特殊处理

7、即可使用，具有蛋白质固定量大、蛋白质活性高及能够为蛋白质固定提供三维空间等优点，但这些载体往往蛋白质机械点样强度不高，同时由于膜具有渗透性和扩散性，点在上面的样品易发生扩散导致不同样品之间相互干扰。与滤膜类和凝胶类载体相比较，玻璃片具有表面光滑、成本低、性能稳定等优点，为了使蛋白质能牢固地固定在玻片表面，玻璃片在制备芯片之前可经特殊处理（即对玻片的表面进行修饰[9]），使其疏水化但亲蛋白。侯建伟等[10]的研究采用硅烷化[6]疏水性盖玻片作为实验材料取得了不错的实验结