蛋白芯片技術

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1、蛋白芯片技術人類基因組測序計劃完成之后，科學家們憑借良好的DNA芯片及堅實的生物信息學平臺可以全面地了解生命細胞系統(tǒng)。然而在不同的細胞生理狀態(tài)下，細胞內蛋白表達及蛋白的功能存在著差異，細胞蛋白質組存在著差異。而且多種因素影響著細胞在不同環(huán)境下的生理狀態(tài)，比如，細胞信號分子，細胞間及細胞與基質的相互作用等等。細胞內調控通過調節(jié)mRNA轉錄水平，蛋白表達水平，以及蛋白的修飾與定位，控制著蛋白的功能，決定著細胞生理狀態(tài)。????在這種情況下，一些實驗技術已被用來進行生命細胞系統(tǒng)中蛋白成分的分析研究。然而

2、這些技術還不能進行細胞內高度復雜且高度動態(tài)變化（變化范圍達107級）的蛋白表達的研究。如今被廣泛應用的可同時檢測大量蛋白成分的分析技術是二維凝膠電泳（2D-PAGE）。但其面臨著諸多的檢測缺陷，比如：較弱的樣品檢測結果，較窄的動態(tài)檢測范圍以及不能對疏水、極酸或極堿的小蛋白分子進行檢測分析等等。作為二維凝膠電泳（2D-PAGE）的替代方法，多層色譜分析方法被用于分離蛋白樣品成分，降低樣品中復雜物質的含量，以進行大規(guī)模色譜蛋白鑒別分析。這項分析方法包括了多層蛋白識別技術和多種親和捕捉色譜法，如：同位素

3、親和標記和金屬螯合物親和標記等。????雖然蛋白質組的分析技術有了巨大發(fā)展，一種新的能全面進行蛋白質組研究的技術是相當有必要的。芯片技術恰能很好地滿足進行蛋白質組全面研究的要求，它具有強大的監(jiān)視細胞內基因表達，研究蛋白與大量潛在相關分子相互作用的功能。從DNA芯片到蛋白芯片????蛋白芯片是指將大量蛋白質分子按預先設置的排列固定于一種載體表面行成微陣列，根據蛋白質分子間特異性結合的原理，構建微流體生物化學分析系統(tǒng)，以實現對生物分子的準確、快速、大信息量的檢測。????雖然早在上世紀80年代早期Ro

4、gerEkin在他的環(huán)境物質理論中描述了蛋白芯片的技術原理，但直到基因組和蛋白組研究領域中取得顯著成就后微芯片檢測技術才得到了極大的關注。只需在一個平面上進行一次試驗，就可對上千個細胞生物學參數實施測定的可能性，為建立蛋白質組全面檢測分析工具提供了完美的解決方案。DNA芯片具有良好的雜交系統(tǒng)，能通過一次反應試驗分析出細胞的全部轉錄系統(tǒng)。由于細胞內的mRNA和蛋白質沒有絕對的相互對應關系，要解決基因組和蛋白質組研究之間的差異問題需要有其它可以直接分析檢測蛋白特性的高通量技術。在過去的幾年中，不同的高

5、通量分析檢測技術平臺已經建立，而且微芯片技術的發(fā)展已經超出了DNA芯片技術，基于大量不同樣品的蛋白芯片檢測已有了相關報道。?蛋白芯片基本原理：????蛋白芯片與基因芯片的原理相似。不同之處有，一是芯片上固定的分子是蛋白質如抗原或抗體等。其二，檢測的原理是依據蛋白分子、蛋白與核酸、蛋白與其它分子的相互作用。蛋白芯片應用：蛋白芯片檢測：???蛋白芯片檢測技術按照模式和應用的不同可以分為：正相和反相檢測技術。目前廣泛使用的是正相蛋白芯片分析技術，它利用不同樣品與固定在芯片上的大量已知捕捉分子的相互作用，

6、來同時進行多參數的檢測分析。這項技術包括了用于識別和定量目標蛋白的抗體芯片技術和用于分析蛋白和固定結合分子相互作用的蛋白親和檢測技術，常用的固定結合分子有蛋白質、肽、低分子量復合物、寡糖和DNA等。反相蛋白芯片是在蛋白質芯片技術領域中剛剛發(fā)展起來的一項技術。它通過把樣品以距陣的方式固定在固體支持物上，用單個可溶的探針，如抗體，用于分析檢測在不同的樣品點中目的蛋白的存在與否，可用于大量組織樣品、細胞樣品或細胞樣品碎片的不同種類參數的檢測。??????在蛋白芯片技術領域中一項雄心勃勃的計劃是進行基于芯

7、片的蛋白質組學研究，即建立起蛋白質芯片檢測系統(tǒng)，來做為先進的DNA芯片檢測技術的補充。然而具有高度專一檢測能力的芯片設計和制造的先決條件是獲取芯片中的專一性捕捉物質。由于DNA芯片中有多種捕獲分子的分析制備系統(tǒng)，這個先決問題能夠輕易地解決。DNA是一種均一性很高的分子，單鏈的DNA依據堿基配對原理可與其互補DNA鏈配對結合。依據目的DNA的最初序列，科學家可以輕易的推測出具有高度選擇性和特異性的DNA捕捉序列。此外，高通量的寡核苷酸合成儀及基因擴增（PCR）方法能夠快速方便的得到DNA捕捉分子。因

8、此，捕捉分子的分析設計和DNA芯片的制造技術是非常直接明了的。??????與DNA芯片相比，蛋白質芯片卻沒有這么容易制作?？茖W家們僅從蛋白一級序列結構出發(fā)很難預測出其具有高親和力的捕捉分子。這是因為蛋白的高級結構是多樣的，與捕捉分子有多種可能的相互作用模式，而且蛋白與捕捉分子的相互作用是通過蛋白質的高級結構的靜電力、氫鍵、疏水的范德華力，以及這三種力的聯合作用而產生的。此外，蛋白質可以同時和不同分子結合發(fā)生作用，形成復合物，加之胞內轉錄后動態(tài)的修飾過程（如：糖基化和磷酸化）可對蛋白