蛋白质芯片技术简介

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由于利用了DNA与互补的DNA或RNA结合的典型性质, DNA 芯片在短时间内就取得了成功. 然而, 已经有关于mRNA 和蛋白质之间数量关系上的争论, 而且实际上在细胞中参与各种不同反应的都是蛋白质. 因此, 如果能制造出蛋白质芯片而不是DNA芯片 , 而且如果蛋白质表达强度和键合物能被发现, 就有可能把研究拓展到DNA芯片鞭长莫及的领域. 然而, 要制造一个蛋白质芯片, 每个蛋白质都需要提纯, 还有, 将蛋白质以某种形式固定到芯片上的技术还不完善. 也许植入较常规蛋白质易于控制的抗体是个替代方案.

尽管被指出了许多问题, 2000年秋天, Schreiber小组展示了他们可以制造高密度蛋白质芯片并且保持蛋白质成键能力的技术(science , 2000, 289, 1760-1763). 它与布朗技术相同, 除了他们用了蛋白质而不是DNA. 以醛基活化光滑的表面, 蛋白质通过共价键与之相连.他们用了几种不同的蛋白质做芯片能保持活性的例证, 但是不同蛋白质在芯片上能否互不干扰仍是个问题.

2001年, 覆盖了芽孢酵母大部份基因产物的大约6,000种蛋白质, 被表达并在N-末端以GST- HisX6(glutoahione S-转移酶-聚组氨酸)标记, 然后植入芯片. 这项工作是耶鲁大学的Snyder小组完成的(Science , 2001, 293, 2101-2105).通过光滑的玻璃表面上的醛基或Ni离子包裹(与HisX6成键)使蛋白质平滑地附到芯片之上. 平均分配的点入的蛋白质通过萤光标记的GST抗体确认. 对钙调素(calmodulin)和磷酸肌醇酯(phosphoinositol lipid), 两个代表性的蛋白质成键方式, 进行萤光标记然后在芯片上筛选, 以此证明蛋白质间的相互成键能力并用其识别新的成键的蛋白质. 现在, 蛋白质芯片的检测灵敏度约为ng/mL.

蛋白质芯片公司Ciphergen在芯片表面包裹了各种材料, 利用这些不同的表面区别不同的蛋白质. 设计的表面材料有憎水型的, 亲水型的, 阳离子和阴离子交换型的, 金属离子和潜活性分子等等, 但是好像仅用这些有限数量的表面来识别数以千计的不同蛋白质比较困难. 与芯片成键的蛋白质采用MALDI-TOF质谱进行分析.