文档介绍：蛋白质芯片的应用进展及其存在问题
马丽娟,王卓,胡晋红* 通讯作者:胡晋红(1949-)硕士和博士生导师,长海医院药学部主任。E-mail:******@smmu.
作者简介:马丽娟,女,硕士生。E-mail:malijuan190719@
(第二军医大学长海医院药学部上海 200433)
摘要:蛋白质芯片是继基因芯片后发展起来的生物检测技术。它的出现将从根本上改变生物医学实验和诊断等多方面的现状,并表现了良好的前景。对蛋白质芯片的应用进展进行了综述,同时对其存在问题进行了分析。
关键词:蛋白质芯片检测技术应用存在问题
通过人类基因组计划,研究者已经测定了人类基因组序列,并发现了成千上万的新基因。但同时人们要面对一个新的问题,仅基因组学的研究并不能得到生物功能的完整信息:我们通过基因组工程得到了蛋白质的基因序列,但仅仅从基因组顺序我们依然无法了解蛋白质的定位、结构、修饰(磷酸化,糖基化,乙酰化和水解等)等信息,更无法确定蛋白质的功能[1]。因为蛋白质才是生命活动的执行者和体现者。1994年Wilkin和Williams首次提出了蛋白质组(proteome)的概念。与经典的蛋白质化学研究相比,它的研究对象不再只是一种或几种蛋白质,而是着眼于全面性和整体性来研究所有蛋白质的性质与功能及蛋白质相互作用。人们需要一种新的技术来进行大规模的蛋白质分析,蛋白芯片(protein chips)或称蛋白微阵列(protein microarrays)技术于是应运而生。
一、蛋白质芯片的概念及特点
蛋白质芯片是近年来蛋白质组学研究中兴起的一种新的方法[2,3]。它类似于基因芯片,是将蛋白质点到固相物质上,然后与要检测的组织或细胞等进行“杂交”,再通过自动化仪器分析得出结果。这里所指的“杂交”是指蛋白与蛋白之间如(抗体与抗原)在空间构象上能特异性的相互识别。将各种蛋白质有序地固定在玻片、凝胶、微孔板等各种载体上形成密集蛋白质芯片,用来高通量地测定蛋白质的生物活性,如酶活性,蛋白质-蛋白质间及蛋白质-其他分子,如蛋白质-DNA,蛋白质-配基间的相互作用[4]。蛋白质芯片具有以下特点:[5,6](1)特异性强,这是由抗原抗体之间,蛋白与配体之间的特异性结合决定的;(2)敏感性高,可以检测出样品中微量蛋白的存在,检测水平已达ng级;(3)通量高,在一次实验中对上千种目标蛋白同时进行检测,效率极高;(4)应用性强,样品的前处理简单,只须对少量实际标本进行沉降分离和标记后,即可加于芯片上进行分析和检测。
二、蛋白质芯片的应用
1、蛋白质功能研究方面的应用
MacBeath 和Schreiber[7]用蛋白质芯片来研究蛋白质-蛋白质,蛋白质-小分子以及酶-底物之间的相互作用,并且讨论了这种方法的可行性。Zhu等用酵母蛋白质芯片对酵母蛋白质的活性进行全分析,发现了新的钙调蛋白结合蛋白和磷脂结合蛋白,同时发现了许多钙调蛋白结合蛋白共同存在一个潜在的键合域。他们还应用该蛋白质芯片观察了蛋白与药物之间的相互作用,并测定了后转录修饰。和酵母双杂交技术相比,蛋白质芯片克服了它的许多局限性,它将成为研究蛋白质功能的有力工具。
2、临床方面的应用
蛋白质芯片技术在临床方面有着广泛的应用,尤其是在疾病的诊断和疗效判定,即生物学标志物的检测上,蛋白质芯片技术具有很大的应用价