蛋白质芯片及其应用

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1、国外医学分子生物学分册2003年第25卷第1期·19·蛋白质芯片及其应用崔建国　蔡建明　黄越承第二军医大学海医系放射医学教研室(上海,200433)　　摘要　人类基因组计划的实施和大量珍贵的功能基因组数据的获得,使得蛋白质的研究显得越发重要。蛋白质芯片技术的出现为我们提供了一种较传统的凝胶电泳技术更为方便和快速的研究方法。关键词　蛋白质芯片;　生物芯片;　蛋白质微阵列阵列原理设计出了蛋白质微阵列。他们先将一层牛1　蛋白质芯片的分类及制备血清涂布在玻片表面,再将探针蛋白质点在牛血清蛋白质芯片目前主要分为两种:第一种,也是较表面上,利用牛血清蛋白提供的亲水表面防止探针2为常用的一种,

2、类似于较早出现的基因芯片,即在固蛋白发生变性,点样密度为1600öcm,各点的直径相支持物表面高度密集排列的探针蛋白点阵。当待在150～200Lm之间。与微阵列进行孵育的蛋白测靶蛋白与其反应时,可特异性地捕获样品中的靶质、酶作用的底物小分子物质分别标有不同颜色的蛋白,然后通过检测系统对靶蛋白进行定性及定量荧光基团,反应结束后采用通用的激光聚焦扫描分[1]分析。最常用的探针蛋白是抗体,因为抗原2抗体析系统进行检测。这一方法较为成功地解决了固相的反应具有很高的特异性。实验时,通常在样品中的支持物表面蛋白质活性的问题,而且使得操作过程[6]蛋白质上预先标记荧光物质或同位素,结合到芯片得

3、到很大的简化。另外,Uetz等人首次利用活体上的蛋白质就会发出特定的信号,然后用CCD照相酵母细胞构建了第一个基因组规模的活体蛋白质芯技术及激光扫描系统等对信号进行检测。另外还可片。芯片主要用来研究蛋白质与蛋白质之间的相互以利用表面增强激光解析离子化2飞行时间质谱技作用,包含了6000个酵母克隆。每个克隆所要表达术(SELDI2TOF2MS)将靶蛋白离子化,然后直接分的蛋白质,其编码开放阅读框架(ORF)与Gal24激析靶蛋白质的分子量以及相对含量。第二种蛋白质活域相连,这样就可以在芯片上进行酵母双杂交反芯片就是微型化凝胶电泳板。即样品中的待测蛋白应,还可以进行DNA2蛋白质,R

4、NA2蛋白质间的交在电场作用下通过芯片上的微孔道进行分离,然后互反应。作者检测了192种蛋白质,得到了281种蛋经喷射进入质谱仪中来检测待测蛋白质的分子量及白质2蛋白质间交互作用关系。活体芯片可以提供模[2]种类。就应用前景来说,第一种芯片具有更大的潜拟的机体内环境,对于蛋白质功能的分析更为有利。力。2　蛋白质芯片的应用相对基因芯片来说,蛋白质芯片的制备要复杂得多。因为无论是蛋白质的合成,还是将蛋白质固定蛋白质芯片技术具有快速、并行、自动化和高通于固相支持物上同时又要保持蛋白质的活性来说,量的特点,它能同时对全基因组水平的上千种不同都存在着很多技术问题。早期的蛋白质芯片无法保蛋白

5、质进行分析,是蛋白质组研究的重要手段。目前持固相支持物表面探针蛋白的活性,多采用化学法已经广泛应用于蛋白质表达谱的分析、蛋白质功能[3]捕获样品中的靶蛋白,称为化学型蛋白质芯片。这及蛋白质2蛋白质间相互作用的研究、临床疾病(如种芯片的特异性相对较差,无法满足蛋白组研究的肿瘤等)的诊断和疗效评价、药物新靶点的筛选和新[7]需要,这就迫切需要解决固相支持物表面探针蛋白药的研制等各个领域。的活性问题,突破这一限制蛋白质芯片发展中的技211　蛋白质研究方面的应用[4]术瓶颈。Arenkov等曾将探针蛋白质固定于聚丙蛋白质芯片技术目前是蛋白质相关研究中最具[8]烯酰胺凝胶中,待测样品通过电

6、泳与凝胶中的探针有应用前景的一项技术。Lin等人利用蛋白质芯蛋白发生特异性结合,从而捕获感兴趣的靶蛋白。但片和限制性酸水解技术对蛋白质的氨基酸序列进行这一方法无法保持凝胶中探针蛋白的活性,极大地了分析。他们先将蛋白质固定于芯片上,然后对蛋白[5]限制了它的应用范围。Macbeath等根据DNA微质进行限制性酸水解,产生相应的氨基酸图谱,通过©1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.·20·国外医学分子生物学分册2003年第25卷第1期对图谱的分析得到蛋白质的氨基酸序列。与传统的型和ProPeak软

7、件包对结果进行分析。结果得到3蛋白质水解技术相比,新技术可以同时对多个蛋白种乳腺癌生物学标记物,利用多元线性回归法进行质的氨基酸序列构成进行分析。另外,利用这种方法分析,3种肿瘤标记物对于乳腺癌诊断和分级的敏我们还可以得到蛋白质C2末端或N2末端的不同长感性和特异性分别达到93%和91%。Wellmann等[13]度氨基酸片段,将这些片段通过质谱分析,便可以得人将蛋白质芯片技术和激光辅助显微切割技术到待测蛋白质的氨基酸序列构成。鼠疫耶尔森菌分(LAM)结合用于肿瘤的研究。他们首先