蛋白质芯片技术综述
题目：新技术专题讲座姓名：胡斌
学院：数理信息工程学院专业：电气工程及其自动化班级：112班
学号：1609110208
蛋白质芯片技术综述
【摘要】蛋白质芯片是近年来发展起来的新的生物检测技术，本文综述了该技术的发展情况及从其分类、构成到应用，并重点介绍了SELDI-TOF-MS这一技术。最后阐述了蛋白质芯片的前景及存在不足。
【关键词】蛋白质芯片 SELDI-TOF-MS 生物检测技术
人类基因组计划已经进入后基因组时代（post genome era）—功能基因组时代，而作为基因功能的直接体现者-蛋白质及其之间的相互作用越来越引起科学家们的关注，因为要彻底了解生命的本质，就必须要了解蛋白质在生物生长、发育、衰老整个生命过程中的功能、不同蛋白质之间的相互作用以及它们与发生、发展和转化的规律，从而诞生了一门新的学科———蛋白质组学。蛋白质芯片技术则是继基因芯片之后发展起来的生物检验技术，它高度并行性、高通量、微型化和自动化的特点成为研究蛋白质组学的有力工具。它的出现对于生物学、临床检验医学、遗传学、药理学等很多学科的进步具有很大的意义。
一、蛋白质芯片的分类及基本构成
1.1 蛋白质芯片的分类蛋白质芯片又称蛋白质微阵列，属于生物芯片的一种，根据制作方法和应用的不同将蛋白质芯片分为两种:一种是蛋白质检测芯片，类似于较早出现的基因芯片，即在固相支持物表面高度密集排列的探针蛋白点阵，当待测靶蛋白与其反应时，可特异性的捕获样品中的靶蛋白，然后通过检测系统进行分析，如表面增强激光解析离子化—飞行时间质谱技术（SELDI-TOF-MS）将靶蛋白离子化，直接对其进行定性、定量分析;第二种是蛋白质功能芯片，本质说就是微行化凝胶电泳板，即样品中的待测蛋白在电场作用下通过芯片上的微孔道进行分离，然后经喷射进入质谱仪中来检测待测蛋白质。目前应用较多的是第一种芯片。
1.2 探针蛋白的制备蛋白质检测芯片上的探针蛋白可根据研究目的的不同，选用抗体、抗原、受体、酶等具有生物活性的蛋白质。由于具有高度的特异性和亲和性，单克隆抗体是比较好的一种探针蛋白，用其构筑的芯片可用于检测蛋白质表达丰度及确定新的蛋白质。基因工程抗体的发展使蛋白质芯片的提出和发展成为可能。噬菌体抗体库技术就是典型的代表。也可以利用其它的蛋白质文库制备探针蛋白，如全合成人重组抗体库、噬菌体肽库、噬菌体表达文库等。经蛋白质
组技术如双相凝胶电泳技术分离得到的蛋白质作为抗原，把固相化的抗原与抗体库孵育，即可得到相应的单克隆抗体。
1.3 芯片的制备因为蛋白质要比DNA难合成，更难于在固相支持物表面合成，所以蛋白质芯片要比DNA芯片复杂的多，芯片制作过程中保持蛋白质的生物活性成为一大难题。Ciphergen Biosystems公司是世界上较早发展蛋白质芯片的公司，并提出化学和生物化学蛋白质芯片两种类型。化学型蛋白质芯片的构想来源于经典色谱（反相层析、离子交换层析、金属螯合层析等）的介质，分为疏水、亲水、阳离子、阴离子和金属螯合芯片等五种。铺有相关介质的蛋白质芯片可以通过介质的疏水力、静电力、共价键等结合样品中的蛋白质，然后经特定的洗脱液去除杂质蛋白质，而保留目的蛋白质。这种芯片特异性较差。生物化学型蛋白质芯片则是把生物活性分子（如抗体、受体、配体等）结合到芯片表面，用于捕获样品中的靶蛋白。由于生物化学型蛋白质芯片具有高度的特异性及生物活性分子的多样性，其应用范围和应用前景都明显优于化学型蛋白质芯片。但目前该公司所生产和推广的蛋白质芯片大多数还局限化学型芯片上。Uetz等使用酵母双杂交系统构筑了蛋白质芯片。Arenkov等曾将探针蛋白质固定于聚丙烯酰胺凝胶中，待测样品通过电泳与凝胶中的探针蛋白发生特异性结合，从而捕获感兴趣的靶蛋白。Macbeath等根据DNA微陈列原理设计出了蛋白质微阵列。
1.4 蛋白质芯片的检测目前，对吸附到蛋白质芯片表面的靶蛋白的检测主要有两种方式。一种是以质谱技术的基础的直接检测法，Ciphergen Biosystems公司采用表面增强激光解析离子化-飞行时间质谱技术（SELDI-TOF-MS），用激光解析电离的方法将保留在芯片上的蛋白质解离出来，具体过程为:芯片经室温干燥后，加能量吸附因子（energy absorb molecule，EMA）如芥子酸（spa），使其与蛋白质结成混合晶体，以促进蛋白质在飞行时间质谱检测中的解析附和离子化，利用激光脉冲辐射使芯池中的分析物解析形成荷电离子，根据不同质荷比离子在仪器场中飞行的时间长短不一，通过飞行时间质谱来精确地测定出蛋白质的质量，并由此绘制出一张质谱来，以分析蛋白质的分子量和相对含量。另外一种为蛋白质标记法，样品中的蛋白质预先用荧光物质或同位素等标记，结合到芯片上的蛋白质就会发出特定的型号，用CCD（charge2coupled device）照相技术及激光扫描系统等对信号进行检测。从定量及简便角度来讲该方法要优于前一种。与DNA芯片一样，蛋白质芯片同样蕴涵着丰富的信息量，必须利用专门的计算机软件包进行图像分析、结果定量和解释。
二、蛋白质芯片的应用
2.1 蛋白质之间的相互作用近年来，研究蛋白质相互作用的主要方法是酵母双
杂交系统技术，该系统是在真核模式生物酵母中进行的，即当把靶蛋白和诱饵蛋白特异结合后，诱饵蛋白结合于已知基因的启动子能启动报告基因在酵母细胞内的表达，通过检测该基因表达产物而判别诱饵蛋白和靶蛋白之间是否存在相互作用。该技术是体内方法，易于操作实施并且应用范围广，但存在着许多局限性，如假阴性和假阳性，酵母体内表达的外源蛋白质不能正确折叠，蛋白质翻译后修饰及表达过程的条件（离子浓度、存在或缺失辅助因子、温度等）难以控制等。蛋白质芯片技术由于是在体外条件下进行操作，并直接检测目标蛋白质，不需要酵母作为中介，突破了酵母双杂交系统技术的局限性，必将成为研究蛋白质相互作用的理想工作。
2.2 蛋白质芯片在临床诊断方面的应用蛋白质芯片能够同时检测生物样品中与某种疾病或环境因素损伤可能相关的全部蛋白质的含量变化情况，即表型指纹（phenomi-cifingerprint）。对于疾病的诊断或筛查来讲，表型指纹要比单一标志物准确可靠得多。蛋白质芯片的探针蛋白的特异性高、亲和力强，受其它杂质的影响较低，因此对生物样品的要求较低，简化了样品的前处理，甚至可以直接利用生物材料（血样、尿样、细胞及组织等）进行检测。由于蛋白质芯片的高通量性质，加快了生物标志物发现和确认的速度。很多文献报道了大量关于利用Ciphergen Biosystems公司出品的商业化的蛋白质芯片成功筛选肿瘤标志物。Adam等运用此技术在前列腺癌患者的尿中发现9个蛋白质（4475、5074、5382、7024、7820、8141、9149、9507和9656D）与正常人及前列腺增生患者尿蛋白质含量不同，其灵敏度为83%，特异性为97%，阳性预测值为96%。有学者采用SELDI-TOF-MS，加人工智能软件分析，检测不同PT分期乳癌患者血清中的蛋白标记物，用0.5μl血清样品点样于Ni 2+ 芯片上，用Ciphergen公司生产的PBS2分子量读取仪，检出147个质谱峰，统计分析用Propeak软件包，最后发现癌（PT023）与非癌，早期阶段癌（PT021）与非癌之间有3个蛋白峰的差异明显，区分PT024期癌与非癌，灵敏度为92%，特异性为82%，如此高的灵敏度和特异性显示该方法检测乳腺癌生物标记物具有一定潜能。找到了由12个差异表达蛋白及其特定组合构成的诊断模型区分食管鳞癌与健康人，其敏感性为85%（119/140）、特异性为84.4%（38/45）。另外，笔者目前正在利用SELDI蛋白芯片技术对肝病进行研究;有关的研究表明肝纤维化、乙型肝炎等肝病的发病和机体免疫应答功能以及宿主遗传基因的多态性有直接的关系，如在肝纤维化的过程中，人体基因表达蛋白质谱及其在发病过程中的变化仍然是一个新的领域，而那些蛋白质的变化可以直接反映人体肝纤维化等各种肝病的病情是本领域的关键。我们利用蛋白芯片技术这一平台分析比较各个阶段肝纤维化患者的蛋白质全貌，找出它们各自的单个或一组特异的表达蛋白，并进一步分析他们的功能以及发现与其相关的基因，通过分析和监测相应蛋白质的变化、作用及时掌握病程的
特点和趋势，最终通过我们系统的研究发现药物的新靶点，直接依据蛋白质的特点设计新药物。
2.3 蛋白质芯片在新药研究中的应用新药研制一般是根据疾病的发病机制确定药物作用的靶点，建立相应的新药筛选模型，筛选不同来源的化合物，发现先导化合物，然后将其开发成新药。筛选模型建立的关键是寻找、确定和获得药物作用靶。分子生物学研究发现了很多与疾病相关的药物作用靶，它们大多数属于蛋白质类靶，如酶、受体、离子通道等，利用这些蛋白质靶已经成功地开发了一大批药物，如HMG-CoA还原酶抑制剂洛伐他定类、H 2 受体拮抗剂西咪替丁，Gary 等。将蛋白质芯片技术和药物结构设计以及组合化学完美地结合起来。他们采用蛋白质芯片以检测细胞周期依赖性激酶的活性位点抑制剂（Cdc28p）对酵母细胞蛋白质水平的影响。实验包括在基因组范围检测两个结构完全不同的活性化合物以及结构类似但对Cdc28p无内在活性的第三个化合物对基因表达的影响。他们的研究首先证明了作用机制相同的药物可通过检测它们的表达图谱加以分类;同时进一步阐明了化合物的特异性和毒性是如何与潜在的分子靶点产生关联的。药物筛选的方法之一是首先寻找与体内靶分子结合的化合物，然后再分析它对靶分子功能的影响。传统的新化合物筛选是以分子功能分析和改进为主要手段，通过大量化合物合成与结合实验来确定可能有效的新药，这是一个低效率的过程。近年来，利用蛋白质芯片技术建立的化合物文库开始用于药物筛选，其中可放大的生物文库的建立和应用，以及高通量自动化药物筛选技术的出现，意味着大批量的化合物可以在很短的时间内快速地进行筛选。多个研究小组已开始致力于应用芯片技术研究药物毒性机制，以及通过比较候选化合物的表型指纹进行药物安全性的评价。药物的分子表型指纹是药物作用引起机体紊乱的基因调节模型，可在mRNA或蛋白质水平上通过基因表达图谱显示出来。不同的疾病标志物已被用于检测治疗和毒性机制。一个显著的例子是HMG-CoA还原酶抑制剂对胆固醇代谢的影响。
三、蛋白质芯片的问题和应用前景
蛋白质芯片技术是一种强有力的蛋白质组学研究的新方法，从产生至今已有了很大的发展，但与基因芯片相比较，蛋白质芯片技术还处在起步阶段，无论在芯片的制备，具体应用过程以及结果的检测方面还有很多的不足。首先是成本问题，蛋白质芯片的制作工艺还相当繁琐、复杂，而且信号的检测也需要专门的仪器设备（如SELDI-TOF-MS）一般实验室都承受不起。其次，蛋白质芯片在制作过程中实验条件发生微小的变化便可能引起最后结果的不同，实验条件不易控制，使得实验结果的可重复性相对不足。这些问题已成为蛋白质芯片技术下一步
需要重点解决的问题。目前蛋白质芯片技术的发展应加大芯片摄取蛋白质的数目和种类，尽可能多地捕获蛋白组信息，实现高通量，简化操作过程，设计蛋白芯片试剂盒，切实做到快速准确;应用计算机技术，在蛋白芯片获得的信息进行数模化处理，减少手工图谱处理带来的繁琐程序;降低工作成本，便于推广;研究联合设备，使其标识出新的蛋白后，能迅速测出氨基酸序列。相信随着对蛋白质结构和功能认识的不断深入，以及其他辅助学科和技术的发展和成熟，蛋白质芯片技术会在生命科学领域发挥重要的作用。
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蛋白质芯片的综述
蛋白质芯片的综述 摘要蛋白质芯片技术是一种高通量、微型化和自动化的蛋白质分析技术，已在多个领域得到应用,如蛋白质组学研究、新药的开发、酶与底物的相互作用和疾病检测等。论文详细介绍了蛋白质芯片技术的原理、芯片介质及蛋白质的固定技术,论述了蛋白质芯片在肿瘤研究，食品检验的应用以及传染病检测中的研究概况。分析了蛋白质芯片的问题以及应用前景。 关键词蛋白质芯片，肿瘤，食品检验，传染病检测，应用 蛋白质芯片的研究工作起始于20世纪80年代,到90年代技术日趋成熟。蛋白质芯片(protein chip)技术因具有高通量平行分析、信噪比较高、所需样品量少,以及可直接关联DNA序列和蛋白质信息等优点,自问世以来,已广泛应用于蛋白质组学、医学诊断学等领域研究,具有广阔的发展。 1.蛋白质芯片介绍 1.1 技术原理 蛋白质芯片是由固定于不同介质上的蛋白微阵列组成,这些蛋白包括抗原、抗体及标志蛋白,然后用标记的或未经标记的另外一个蛋白,如抗原、抗体或配体进行反应,有的需要经洗涤后再加入标记的二抗进行反应,从而达到放大抗原抗体反应的目的。所用的标记物有荧光物质,如Cy3(青色素,一种荧光染料)和Cy5等;酶,如辣根过氧化物酶,化学发光物质等;其他分子,如免疫金标记,然后再进行银染对反应结果显色。反应结果用扫描装置进行检测或用肉眼直接进行观察。 1.2 蛋白质芯片的介质 目前作为蛋白芯片的介质有滤膜类、凝胶类和玻璃片类,前2种介质的优点是能够保持所固定的蛋白的三维结构,但缺点是由于其质地较软,所以不能满足机械点样的强度,同时凝胶类的蛋白质芯片所点样品容易发生扩散。玻璃片的优点是成本低和性能稳定,可满足高强度的机械点样。此外,20世纪90年代中期发展的液相芯片技术使蛋白芯片技术得到进一步提高。其被喻为后基因组时代的芯片技术,也可称为灵活的多种被分析物质的检测 ( flexible multi-analyte profiling,xMAP)技术,xMAP技术是集流式技术、荧光微球、激光、数字信号处理和传统化学技术为一体的一种新型生物分子高通量检测技术,这种技术将流式检测与芯片技术有机地结合在一起,使生物芯片反应体系由固相反应改变为接近生物系统内部环境的完全液相反应体系,因此也被称为液相芯片技术[1]。 光学蛋白芯片也是新发展起来的一项技术,是将高分辨的椭偏生物传感器技术和集成化多元蛋白质芯片技术相结合发展形成的生物分子识别和检测技术。该技术的优点是无需标记待检样品,无需预处理直接检测非纯化分析物,样品用量少,检测时间短并且可以进行多元检测。 1.3 蛋白质的固定 将蛋白质固定于芯片上的方法很多,各方法的最终目的是在单位面积/体积上固定最大量的蛋白质并保持其天然构象,该环节成为蛋白质芯片技术的关键步骤之一。 蛋白质的固定可以分为两类:非专一性固定和专一性固定,非专一性固定即通过被动吸附的方式使蛋白质结合到相应的介质上,如硝酸纤维素膜和多聚赖氨酸包被的玻片通过被动吸附蛋白质的氨基或羧基来固定蛋白质,此方法产生的芯片背景值往往较高。 1. 4 蛋白质芯片的检测
蛋白质组学研究方法选择及比较
蛋白质组学研究方法选择及比较 目前研究蛋白组学的主要方法有蛋白质芯片及质谱法，本文将从多方面对两种研究方法进行了解与比较； 蛋白质芯片（Protein Array） 将大量不同的蛋白质有序地排列、固定于固相载体表面，形成微阵列。利用蛋白质分子间特异性结合的原理，实现对生物蛋白质分子精准、快速、高通量的检测。 主要类型： ●夹心法芯片(Sandwich-based Array) ●标记法芯片(Label-based Array) ●定量芯片(Quantitative Array) ●半定量芯片(Semi-Quantitative Array) 质谱（Mass Spectrometry） 用电场和磁场将运动的离子按它们的质荷比分离后进行检测，测出离子准确质量并确定离子的化合物组成，即通过对样品离子质荷比的分析而实现对样品进行定性和定量的一种方法。 主要类型：
●二维电泳+质谱(2D/Mass Spectrometry, MS) ●表面增强激光解吸电离飞行时间质谱(Surface-enhanced laser desorption/ionization- time of flight, SELDI) ●同位素标记相对和绝对定量(Isobaric tags for relative and absolute quantitation, iTRAQ) Protein Array or Mass Spectrometry？ 如何选择合适的研究方法？以下将从六个方面进行比较与推荐： 1.筛查蛋白组学表达差异 建议选择：RayBiotech（1000个因子的芯片）+质谱 a)不同的方法学有不同的特点：对于质谱，可以筛查到未知的蛋白，但是对于分子量大、 低丰度的蛋白质，质谱的灵敏度和准确性有一定的限制。 b)不同的方法能筛查到的目标不同：根据Proteome Analysis of Human Aqueous Humor 一文中报道，质谱筛查到的差异蛋白集中在小分子与代谢物。而用RayBiotech芯片筛查到的结果，多是集中在细胞因子、趋化、血管、生长等等。 c)质谱筛查到355个蛋白，而RayBiotech抗体芯片也筛查到328个蛋白，且用定量芯片 验证25个蛋白有差异，这些蛋白是质谱找不到的。目前RayBiotech夹心法抗体芯片已经可以检测到1000个蛋白，采用双抗夹心法，尤其是对于低丰度蛋白，有很好的灵敏度和特异性，很多的低丰度蛋白是抗体芯片可以检测出来，而质谱检测不到的，且样品不经过变性和前处理，保持天然状态的样品直接检测，对于蛋白的检测准确度高。 d)质谱的重复性一直是质谱工作者纠结的问题，不同操作者的结果，不同样品处理条件， 峰值的偏移等影响因素都会产生大的影响；RayBiotech的夹心法芯片重复性高。
蛋白质组学及其在疾病研究中的应用
综述摘要 创新中药及其在我国的发展 邓文龙(四川省中药研究所,成都610041)本文就创新中药的定义、标准及创新中药在我国的发展进行了讨论。作者认为一流的临床疗效或独特的作用机理是创新中药的首要条件,按药物有效成分的有效剂量进行质量控制是创新中药的基础。 蛋白质组学及其在疾病研究中的应用 段春燕综述,何涛审校 (泸州医学院生物化学教研室,四川泸州646000) 目前人类基因组计划已进入后基因组时代,1994年Mac Wilkins与Keith Williams首先提出了蛋白质组学(prot eomics)的概念。依赖于二向电泳、质谱技术及生物信息学等多种手段的蛋白质组学分析在肿瘤、心血管系统、内分泌系统、神经系统及感染性疾病等的研究中得到了充分的应用,从整体的蛋白质水平上,在一个更深入、更贴切生命本质的层次上来探讨和发现生命活动的规律和重要生理、病理现象的本质。 蜂毒的现代药理研究及临床应用概况 夏隆江 (成都中医药大学药理教研室2004级博士生,成都610075)蜂毒是蜜蜂科昆虫中华蜜蜂Apis cerana F abricus等之工蜂尾部蛰刺毒腺和副腺分泌出的具有芳香气味的淡黄色透明毒液,是具有多种药理学和生物学活性的复杂混合物,主要由多种肽和酶类活性物质组成。它具有较广泛的药理作用:1、对心血管的作用:蜂毒有明显的降血压作用,其作用类似于组胺,是通过扩血管实现的;同时,蜂毒对心肌具有正性频率和负性肌力作用。2、对神经系统的作用:蜂毒有明显的镇痛作用和调节神经系统紧张度的作用。3、对血液的作用:蜂毒具有溶血、抗凝血和降低血栓素的作用。4、对呼吸系统的作用:蜂毒可使呼吸加快,大量的蜂毒可导致呼吸肌麻痹。5、对消化系统的作用:蜂毒有抗肝纤维化和吸收肝纤维化作用。6、对内分泌系统的作用:蜂毒对垂体、肾上腺皮质系统有明显的兴奋作用。7、对免疫系统的作用:蜂毒具有免疫抑制作用。8、抗炎镇痛作用:蜂毒肽对前列腺素合成酶的抑制作用是吲哚美辛的70倍,具有极强的抗炎镇痛效果。另外,蜂毒还具有抗肿瘤、抗辐射、抗菌等作用。在临床运用方面,临床上蜂毒被广泛地用于治疗风湿性、类风湿性疾病、多发性硬化病、艾滋病、高血压、哮喘、白塞病、寻常型银屑病等,具有较大的研究前景和临床运用价值。 瘦素的研究现状 龙中奇(四川省达州中医学校,达州635000)本文对瘦素的生物学性质及生理生化功能作一综述。 帕金森病的研究进展 唐宗琼(四川省达州中医学校,达州635000)多种因素导致帕金森病(PD)发病,归纳起来有以下几种学说:1遗传因素学说;环境因素学说;氧化应激学说;免疫学说;细胞凋亡学说;o对PD治疗的探索:细胞替代疗法(CRT)治疗PD是目前研究PD的热点,CRT治疗PD的目的是重建纹状体受损的多巴胺(D A)能神经支配,重建脑功能。根据供体的不同,PD的CRT治疗可分为:自体肾上腺髓质移植、同种异体胎脑移植、异种胎脑移植和干细胞移植。其中,自体肾上腺髓质移植经临床研究证实嗜铬细胞植入脑内后存活率极低,无肯定的治疗作用而已被淘汰。 胃肠肽类激素对摄食活动的调节 孙玉锦(雅安职业技术学院,雅安625000)摄食是复杂的行为,是一种精神活动,它包括觅食、食物的摄取、消化、吸收和利用,摄食是人类以及所有动物维持生命活动的最基本最重要的功能之一,摄入的食物经过消化和吸收过程为机体提供必须的能量和营养物质。虽然摄食作用作为一种本能生来即有,但实际上摄食活动是受体内复杂的神经和体液因素调节的,涉及到神经中枢、传入传出神经以及许多神经递质和激素。本文仅讨论胃肠肽类激素对摄食活动的调节。 将饱食大鼠的血液注入饿鼠血管内,可抑制饿鼠的摄食活动,这个事实提示血液中含有控制摄食的信息。这种信息是什么?推想饥饿使人或动物在短时间内大量进食,在食物未完全消化吸收之前,就因产生饱感而停止继续进食,究其原因很可能是食物与胃肠粘膜接触后,引起胃肠肽类激素释放,胃肠肽类激素通过血液循环,作用于下丘脑,兴奋饱中枢)下丘脑腹内侧核(VMH),抑制摄食中枢)下丘脑的外侧区(LHA),从而停止摄食。影响摄食活动的胃肠肽类激素较多,但其中只有少数胃肠肽类激素对摄食调节有生理意义,大多数胃肠肽类激素需要给予药理剂量才对摄食活动发生影响。本文介绍了体内多种胃肠肽类激素:胆囊收缩素、阿片肽、铃蟾肽、胰高糖素、胰岛素、酪神经肽、胃动素、甘丙素、生长抑素、雨蛙肽等对摄食有促进或抑制作用,目前对它们作用的许多环节还不完全清楚,但随着研究的不断深入,其与摄食有关的许多问题将会逐渐得到阐明。 实验研究摘要 松龄血脉康胶囊对自发性高血压 大鼠的降压作用及机制初探(摘要) 万莉红,熊文碧,朱玲,刘蓉,谢芬,刘嘉琴,周黎明*,李崇前1,张顺华1 (四川大学华西基础与法医学院药理教研室,四川成都610041;1成都康弘集团#博士后工作站,四川成都610036)目的:探讨中药松龄血脉康胶囊胶囊对自发性高血压大鼠是否具有降压作用,并初步探讨起作用的机制。方法:雄性自发性高血压大鼠(SHR)60只,随机分为高血压模型组、卡托普利组、Vc 组、松龄血脉康胶囊组四组,并设立正常血压大鼠(WKY)15只作为对照组,用BP26动物无创血压测试仪试验前测定各组动物的基础血压。(1)各组分别给予生理盐水、卡托普利12.5mg#kg-1、Vc50mg#kg-1、松龄血脉康胶囊胶囊750mg#kg-1灌胃,每日一 133 四川生理科学杂志2005;27(3)
论文 生物芯片技术
生物芯片技术——生物化学分析论文 08应化2 江小乔温雪燕袁伟豪张若琦 2011-5-3
一、摘要： 生物芯片技术，被喻为21世纪生命科学的支撑技术，是便携式生化分析仪器的技术核心，是90年代中期以来影响最深远的重大科技进展之一，是融微电子学、生物学、物理学、化学、计算机科学为一体的高度交叉的新技术，具有重大的基础研究价值，又具有明显的产业化前景。由于用该技术可以将极其大量的探针同时固定于支持物上，所以一次可以对大量的生物分子进行检测分析，从而解决了传统核酸印迹杂交（Southern Blotting 和Northern Blotting 等）技术复杂、自动化程度低、检测目的分子数量少、低通量(low through-put)等不足。 二、关键词 生物芯片；检测；基因 三、正文 （一）、生物芯片的简介 生物芯片技术是一种高通量检测技术，通过设计不同的探针阵列、使用特定的分析方法可使该技术具有多种不同的应用价值，如基因表达谱测定、突变检测、多态性分析、基因组文库作图及杂交测序（Sequencing by hybridization, SBH）等，为"后基因组计划"时期基因功能的研究及现代医学科学及医学诊断学的发展提供了强有力的工具，将会使新基因的发现、基因诊断、药物筛选、给药个性化等方面取得重大突破，为整个人类社会带来深刻广泛的变革。该技术被评为1998年度世界十大科技进展之一。（1）它包括基因芯片、蛋白芯片及芯片实验室三大领域。 基因芯片(Genechip)又称DNA芯片(DNAChip)。它是在基因探针的基础上研制出的，所谓基因探针只是一段人工合成的碱基序列，在探针上连接一些可检测的物质，根据碱基互补的原理，利用基因探针到基因混合物中识别特定基因。它将大量探针分子固定于支持物上，然后与标记的样品进行杂交，通过检测杂交信号的强度及分布来进行分析。 蛋白质芯片与基因芯片的基本原理相同，但它利用的不是碱基配对而是抗体与抗原结合的特异性即免疫反应来检测。蛋白质芯片构建的简化模型为：选择一种固相载体能够牢固地结合蛋白质分子(抗原或抗体)，这样形成蛋白质的微阵列，即蛋白质芯片。 芯片实验室为高度集成化的集样品制备、基因扩增、核酸标记及检测为一体
蛋白质组学生物信息学分析介绍
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聚类分析（Clustering） (10) 聚类结果文件解析 (10) CHAPTER FOUR ABOUT PROTEIN-PROTEIN INTERACTION NETWORK (12) 蛋白质相互作用网络分析的意义 (12) 蛋白质相互作用 VS生物学通路？ (12) 蛋白质相互作用网络分析结果文件解析 (12)
蛋白质组学及其应用研究
现代商贸工业 ２０１９年第１６期 ７９ 一间不了解,往往会错过报名时间而与心仪的证书擦肩 而过.２．４一学生缺乏清晰的职业规划 据调查,大多数的学生对自己的所学专业并不是很了解.并认为自己在大学期间对本专业的学习比较浅显,缺乏实践.对自身未来就业感到十分迷茫,对自己专业的就业前景知之甚少.这种没有结合自身实际的职业规划,就会对学生考取证书的选择有较大的影响.２．５一学生的考证成本较大 大学生目前的考证方式主要有两种:自学和报班.报班的话,费用和时间成本会较高.且社会上的考证机构参差不齐,学生较难判断.自学的话,难度较大.时间成本会更高.学生考取证书所付出的精力会更多.这可能会影响学校的正常学习.可能会出现本末倒置的情况.且社会上考取证书的参考资料品质不一.学生难以判断选择最适合的考证资料. ３一考证问题相应的对策 ３．１一学生角度对策 (１)理性考证,切忌盲目跟风,证书并不是越多越好,分析自己所在的专业,了解与自己专业相关的证书,合理的安排考证和学校课程的时间,千万不要忽略学校授予的专业知识.证书或许能为你找工作提供一定的帮助,但真正让你立足于社会的是自身的能力,保持理智,不可本末倒置. (２ )做好自己的职业生涯规划,让自己对未来有一个明确的目标,然后根据这个目标,去选择能帮助到自己的证书,同时观察市场行情和国家形势,选择恰当的目标和时机去考取证书. (３)在考取证书的时候,一定要去了解该证书的详细信息,如考证费用二难易程度等,考取好的二知名度高的证书往往代表着你要投入大量的时间二金钱和精力,结合自身的实际情况来选择证书,适合自己的才是最好的.在选择培训机构的适合,一定要选择权威的二正式的机构,切勿贪小便宜而因小失大.３．２一学校角度对策 (１ )应帮助同学们建立起正确的三观二就业观,如东南大学成贤学院就应设立相应的讲座和课堂,为同学们讲解关于以后踏入社会的相关知识,培养大家独立二理性解决问题的能力. (２ )在校内设立与考证相关的导师机构,为同学们考证排忧解难,给出建议,避免学生盲目跟风,为考证不顾学业.同时要适当的疏导同学,避免对学习和就业产生过多的压力. (３ )学校需要做好一个合理引导的角色,应当不断完善学生的就业指导与服务体系,帮助学生树立正确的就业观念与明确的职业规划,端正考证动机,摒弃不良的考证心态,妥善处理好在校学习与考证学习的关系,让学生明白只有扎实提高自身能力与素质才会使自己终生获益.３．３一社会角度对策 (１ )用人单位应该完善用人的标准和要求,不以证书的数量来衡量学生的能力,用人标准和要求应多注重大学生的综合素质和实践能力. (２ )国家对于各种证书的认证要严格,对于各种培训机构要进行认真清理,不合法的要坚决取缔,考证不能成为不良居心的人利用应试考试赚取钱财的手段.同时加强考场管理,坚决反对作弊等现象的发生,为考证提供一个可信的平台,树立证书的权威性. (３)政府要做好用人单位和学校之间的沟通与交流,建立合作平台,保证人尽其用.优秀的大学生是社会紧缺的人力资源,为了避免这一人力资源的浪费,搭建企业与学校直接对接的桥梁是必不可少的,可以在为企业寻找需求的人才的同时,给予大学生实践和学习的机会. 参考文献 [１ ]关化少．我国本科应用型创新人才培养之特点二价值与理论期待[J ]．北京教育,２０１５,(０５)．[２]舒程． 考证热 背景下大学生创业与就业能力培养分析[J ]． 赤峰学院学报,２０１７,(０２)． [３]费芳．大学生 考证热 亟需正确引导[J ]．湘声报,２０１５,(０１)． [４]李晓娜．大学生 考证热 现象的经济学分析[J ]． 经济研究导刊,２０１４,(２４)． 蛋白质组学及其应用研究 魏东阳 (宝鸡中学,陕西宝鸡７２１０００ )摘一要:蛋白质组学的概念最早是由澳大利亚学者W i l k i n s 和W i l l i a m s 于１９９４年提出, 细胞二组织或者机体的基因组所表达的全部蛋白就称为蛋白质组学.蛋白质组学是一个研究蛋白质组及大范围蛋白质的分离二分析二应用的学科.它不同于传统的利用生物化学的方法研究单个蛋白质或某一类蛋白,而是在大规模水平上研究体系内全部蛋白质及其动态变化规律.随着学科的发展,蛋白质组学的研究范围也在不断完善和补充,通过查阅大量文献,总结蛋白质组学技术,并研究蛋白组学在生物医学二转基因技术二生物制药技术等领域的. 关键词:蛋白质组;蛋白质组学;蛋白质组学应用 中图分类号:F ２４一一一一一文献标识码:A一一一一一一d o i :１０．１９３１１/j ．c n k i ．１６７２Ｇ３１９８．２０１９．１６．０３４一一蛋白质组(P r o t e o m e )是由蛋白质(P r o t e i n )和基因组(g e n o m i c )两个词的组合而来,是指生命体(包括细胞二组织等)的一个基因组所表达的所有蛋白质.其主 要研究内容就是能在大规模水平上研究蛋白质的表 达二翻译后的修饰以及蛋白质与蛋白质之间的相互作用,从而来了解蛋白质参与细胞二人体代谢及其他生命
蛋白质芯片技术的研究与发展
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
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]是指在固相支持物(载体)表面固定大量蛋白探针(可以
2液相蛋白芯片技术
液相蛋白芯片技术 液相蛋白芯片技术由美国纳斯达克上市公司Luminex研制开发并于2 O世纪9O年代中期发展起来,就是在流式细胞技术、酶联免疫吸附试验(en zyme linked immunosorbent assay,ELISA)技术与传统芯片技术基础上开发的新一代生物芯片技术与新型蛋白质研究平台。液相蛋白芯片技术推动了功能基因组时代的蛋白质研究,相关的仪器、分析软件以及试剂盒研发备受瞩目并已形成一定的市场规模。现拟对该技术的基本原理、技术特点及其在免疫诊断与分析领域的研究与应用情况进行综合介绍。 一、液相蛋白芯片技术的基本原理 传统的蛋白芯片技术就是将蛋白质分子有序地固定在滤膜、滴定板与载玻片等固相载体上,用标记了特定荧光抗体的蛋白质等生物分子与芯片 作用,再利用荧光或激光扫描技术测定其荧光强度,通过荧光强度分析蛋白 质与蛋白质的相互作用,从而达到研究蛋白质功能或免疫诊断的目的。但固相载体难于维持蛋白质的天然构象,不利于蛋白质功能研究。 液相芯片技术在国际上被称之为xMAP(flexible MultilyteProfiling) 技术,其核心技术就是乳胶微球包被、荧光编码以及液相分子杂交。液相芯片体系以聚苯乙烯微球( beads ) 为基质,微球悬浮于液相体系,每种微球 可根据不同研究目的标定上特定抗体或受体探针,可对同一样品中多个不 同的分子同时进行检测。微球表面可进行一系列修饰以适合固定各种蛋白、
多肽或核酸等生物分子。xMAP技术可应用于蛋白或核酸的功能及其相互作用研究,分别称之为液相蛋白芯片技术与液相基因芯片技术。 液相蛋白芯片体系主要包括微球、蛋白探针分子、被检测物与报告分子四种成分。在液相系统中,为了区分不同的探针,每一种用于标记探针的微球都带有独特的色彩编码,其原理就是在微球中掺入不同比例的红色分类荧光及发色剂,可产生100种颜色差别的微球,可标记上100种探针分子,能同时对一个样品中多达100种不同目标分子进行检测。反应过程中,探针与报告分子都分别与目标分子特异性结合。结合反应结束后,使单个的微球通过检测通道,使用红、绿双色激光同时对微球上的红色分类荧光与报告分子上的绿色报告荧光进行检测,可确定所结合的检测物的种类与数量。 二、液相蛋白芯片技术的特点 液相蛋白芯片技术有机地整合了微球、激光检测技术、流体动力学、高速的数字信号处理系统与计算机运算功能,不仅检测速度极快,而且在免疫诊断以及蛋白质分子相互作用分析方面,其特异性与敏感性往往也超越常规技术。其技术特点可归纳如下。 1、反应快速,灵敏度高。反应环境为液相、微球上固定的探针与待检样品均在溶液中反应,其彼此间碰撞几率与速度相对于固相芯片或ElISA等反应模式,可增加10倍以上,因此可提高反应速度及灵敏度。抗原---抗体等蛋白
蛋白质芯片技术及其应用
蛋白质芯片技术及其应用 发表时间：2016-05-24T14:14:25.390Z 来源：《医师在线》2016年1月第2期作者：布威海丽且姆·阿巴拜科日奥布力喀斯木·图尔荪[导读] 新疆维吾尔医学专科学校蛋白质芯片技术是研究蛋白质组的新技术，是高通量、微型化和自动化的蛋白质分析技术。 (新疆维吾尔医学专科学校新疆维吾尔 848000) 摘要：蛋白质芯片技术是研究蛋白质组的新技术，是高通量、微型化和自动化的蛋白质分析技术。该技术在对基因表达、抗原抗体检测、药物开发、疾病诊断等研究方面显示出快速、高效、高通量处理信息的能力。它不仅是蛋白质组学研究中强有力的工具，也是临床应用中疾病早期诊断、预后和治疗效果评测的新手段，其研究成果拓展了与人类健康更加贴近的应用领域。本文主要讲述了蛋白质芯片技术的原理和分类、制作、蛋白质芯片检测、及其在研究中的应用及前景进行了阐述。 关键词：蛋白质芯片、疾病诊断、应用。 1 蛋白质芯片技术 蛋白质芯片又称蛋白质阵列或蛋白质微阵列，它是将大量的蛋白质、蛋白质检测试剂或检测探针作为配基以预先设计的方式固定在玻片、硅片或纤维膜等固定载体上组成密集的阵列，能够高通量地测定蛋白质的生物活性、蛋白质与大分子和小分子的相互作用，或者用于高通量定性和定量检测蛋白质。 2 蛋白质芯片的分类及检测方法 蛋白质芯片是一种高通量、微型化、自动化的蛋白质分析技术，根据其结合被测蛋白的介质不同，可以大致分为两大类:化学型蛋白质芯片和生物化学型蛋白质芯片[1]。 2.1 化学型蛋白质芯片该类芯片的构想来源于经典色谱的介质，芯片上所铺的介质可通过疏水力、静电力、共价键等结合被测样品中的蛋白质，然后用特定的洗脱液去除杂质蛋白而保留感兴趣者。其缺点是特异性较差，但目前仍占已商品化并得到广泛应用的蛋白质芯片中的大部分。这一方法具有样品用量小、操作简便、灵敏度高、高通量等优点。 2.2 生物化学型蛋白质芯片该类芯片的基本原理是将已知的生物活性分子(如抗体、受体、配体、核酸等) 结合到芯片表面，来俘获样品中的靶蛋白。由于生物活性分子的多样性和高度特异性，所以其应用范围和前景都明显优于化学型蛋白质芯片。但由于蛋白质比DNA 难合成，更难于在固相支持物表面合成，且定位于固相载体表面的蛋白质容易因空间构象的改变而失活，造成了该类芯片的开发应用与商品化落后于化学型芯片。 2.3 蛋白质芯片的检测方法 目前在蛋白质芯片检测中应用最广的是荧光染料标记，原理较为简单、使用安全、敏感性高，且有很好的分辨率[2]。用荧光染料Cy3或Cy5直接标记待检测的蛋白质，或用荧光染料标记该蛋白质的二抗，和芯片上的蛋白质结合后，用激光扫描和CCD照相技术对激发的荧光信号检测，用计算机和相应的软件系统进行分析。对于低丰度的蛋白质样品来说，荧光和化学发光的检测方法的灵敏度低，近年来出现的滚环扩增方法对捕获的蛋白质的检测达到了飞摩尔的量级，有望改善荧光检测的灵敏度。蛋白质芯片联合表面加强激光解吸/电离-飞行质谱检测法。表面加强激光解吸/电离-飞行质谱仪具有分析速度快、简便易行、样品用量少和高通量等特点，可直接检测各种体液如尿液、血液、脑脊液、关节腔滑液、支气管洗脱液、细胞裂解液和各种分泌物等。 3.蛋白质芯片的应用 近来在蛋白质的固定、反应和检测等方面的研究进展为蛋白质芯片的走向成熟铺平了道路，许多研究者已经采用蛋白质芯片作为他们研究的工具。目前，蛋白质芯片被研究人员应用到生命研究的各个领域，如利用蛋白芯片发现新的蛋白并且阐明其功能；寻找与疾病有关或直接引发疾病的新蛋白；发现新的药物靶标和肿瘤标记物。 3.1 蛋白质芯片与疾病的诊断 微阵列的ELISAs在疾病的诊断中有广泛的应用前景，可以同时检测生物样本中的多个指标，敏感度高且需要的样本量少，试剂的消耗量少。在聚苯乙烯的96孔板上固定细胞因子抗体，在5～50ul样本中可一次检测9种细胞因子，检测的灵敏度达到1～10pg/ml，目前已有类似的细胞因子抗体芯片出现，一次可以检测50种细胞因子的表达，可以用于观测用药后病人对治疗药物的反应。抗原和抗体的相互作用可以用来发现食物中的变应原，将已知的多种变应原制成芯片，然后用病人的血清和芯片反应，可以及时找到变应原。通过和正常人血清反应芯片的比较，还可以更进一步研究过敏反应的机理，以及为什么不同个体对同种变应原有不同的反应。 3.2 肿瘤标志物的筛选与检测 近几年来，肿瘤的诊断与治疗虽然已经取得了巨大的进步，但是与人们的期望仍有距离，利用蛋白质芯片的高通量优点，可以使肿瘤标记物的发现和确认速度大大加快。Roboz等采用SELDI-TOSMS技术，分析了大肠癌患者与正常对照之间的血清蛋白图谱之间的差异，其中大肠癌患者高表达8.9kD蛋白，而9.3kD的蛋白呈低表达，正常对照组上述两个蛋白的表达情况与患者组正好相反。实验过程中用胰岛素作为内标参照。根据质谱检测结果患者组8.9kD表达量为正常对照组的3倍。实验结果表明8.9kD和9.3kD蛋白可作为检测大肠癌的肿瘤标记物。Rosty等通过对胰腺分泌液的分析发现，67%(10/15)的胰腺癌患者和17%(1/7)的其它胰腺病患者出现16.57kD蛋白的高表达，免疫分析证实为肝癌-肠-胰腺/胰腺炎联合蛋白。该蛋白≥20mg/ml时，患者患胰腺癌的可能性增大。 4 存在的问题和发展前景 蛋白质芯片将为生物化学和分子生物学提供强有力的工具，相对于DNA芯片研究的进展速度，蛋白质芯片的研究进展显得相对滞后，主要有以下问题待解决:(1)寻找材料表面的修饰方法；(2)简化样品制备和标记操作；(3)增加信号检测的灵敏度，如低拷贝蛋白质的检测和难溶蛋白质的检测；(4)高度集成化样品的制备及检测仪器的研制和开发。这些问题不仅为蛋白质芯片技术增加了难度，同时也是蛋白质芯片能否从实验室推向临床应用的关键所在。 随着研究的不断深人和技术的更加完善，如表面化学修饰技术的进步，可以做到在载体上固定多种活性蛋白质；蛋白质工程可获得大量重组高特异性蛋白质用于芯片制作；纳米技术标记的引人可提高芯片检测的灵敏度。蛋白质芯片技术可以对成千上万的蛋白质的活性、功能、相互作用进行分析，并且使检测系统小型化，大大节约了样本和试剂的用量，缩短了检测时间，提高了敏感性，使成本效益比大大降低。蛋白质芯片技术作为一项有着广泛前途的新型技术，一旦投入实际应用，将在21世纪医学中的临床诊断、药物研究、环境检测、食
蛋白质组学与分析技术课复习思1考
蛋白质组学与分析技术课复习思考 一、名词解释 1、蛋白质组学： 蛋白质组学是研究与基因对应的蛋白质组的学科，蛋白质组（proteome）一词，源于蛋白质（protein）与基因组（genome）两个词的杂合，意指“一种基因组所表达的全套蛋白质”,即包括一种细胞乃至一种生物所表达的全部蛋白质。 2、二维（双向）电泳原理： 根据蛋白质的等电点和相对分子质量的特异性将蛋白质混合物在第一个方向上按照等电点高低进行分离，在第二个方向上按照相对分子质量大小进行分离。二维电泳分离后的蛋白质点经显色，通过图象扫描存档，最后是呈现出来的是二维方向排列的，呈漫天星状的小原点，每个点代表一个蛋白质。 3、三步纯化策略： 第一步:粗提。纯化粗样快速浓缩(减少体积) 和稳定样品(去除蛋白酶) 最适用层析技术: 离子交换/疏水层析 第二步：中度纯化。去除大部分杂质 最适用层析技术: 离子交换/疏水层析 第三步：精细纯化。达到最终纯度(去除聚合物,结构变异物) 最适用层析技术:凝焦过滤/离子交换/疏水层析/反相层析 4、高效纯化策略 在三步纯化蛋白质过程中，同时考虑到纯化的速度、载量、回收率及分辨率的纯化策略。5、离子交换色谱： 离子交换色谱中的固定相是一些带电荷的基团，这些带电基团通过静电相互作用与带相反电荷的离子结合。如果流动相中存在其他带相反电荷的离子，按照质量作用定律，这些离子将与结合在固定相上的反离子进行交换。固定相基团带正电荷的时候，其可交换离子为阴离子，这种离子交换剂为阴离子交换剂；固定相的带电基团带负电荷，可用来与流动相交换的离子就是阳离子，这种离子交换剂叫做阳离子交换剂。阴离子交换柱的功能团主要是－NH2，及－NH3 ：阳离子交换剂的功能团主要是－SO3H及－COOH。其中-NH3 离子交换柱及-SO3H离子交换剂属于强离子交换剂，它们在很广泛的pH范围内都有离子交换能力；-NH2及-COOH 离子交换柱属于弱离子交换剂，只有在一定的pH值范围内，才能有离子交换能力。离子交换色谱主要用于可电离化合物的分离，例如，氨基酸自动分析仪中的色谱柱，多肽的分离、蛋白质的分离，核苷酸、核苷和各种碱基的分离等。 6、吸附色谱 吸附色谱系色谱法之一种，利用固定相吸附中对物质分子吸附能力的差异实现对混合物的分离，吸附色谱的色谱过程是流动相分子与物质分子竞争固定相吸附中心的过程。洗脱次序∶一般为正相，即：极性低的先被洗脱。 7、PCR扩增 PCR技术（polymerase chain reaction）技术能把单个目的基因大量扩增，这个方法必须在已知基因序列或已知该基因所翻译的氨基酸序列。进而推断出因序列的情况下使用。PCR 的每次扩增循环包括三步:1）变性,在高温下把双链靶DNA拆开；2）在较低的温度下使
蛋白质组学及其主要技术
蛋白质组学及其主要技术 朱红1 周海涛2 (综述) 何春涤1, (审校) (1.中国医科大学附属第一医院皮肤科,辽宁沈阳110001； 2.北京大学深圳医院核医学 科，广东深圳518036) 【摘要】蛋白质组是指一种细胞、组织或有机体所表达的全部蛋白质。蛋白质组学是以蛋白质组为研究对象的新兴学科，近年来发展迅速，已成为后基因组时代的研究热点。目前，蛋白质组学研究技术主要包括：样品的制备和蛋白质的分离、蛋白质检测与图像分析、蛋白质鉴定及信息查询。本文就蛋白质组学概念及主要技术进行综述。 【关键词】蛋白质组，蛋白质组学 1蛋白质组学的概念 随着人类基因组测序计划的完成，人们对生命科学的研究重点由结构基因组转向功能基因组，1994年Wilkins和Williams首先提出蛋白质组一词[1]，蛋白质组是指一种细胞、组织或有机体所表达的全部蛋白质。从基因到蛋白质存在转录水平、翻译水平及翻译后水平的调控，组织中mRNA丰度与蛋白质丰度不完全符合[2]。蛋白质复杂的翻译后修饰、蛋白质的亚细胞定位或迁移、蛋白质-蛋白质相互作用等也无法从DNA／mRNA水平来判断。因此，只有将功能基因组学与蛋白质组学相结合，才能精确阐明生命的生理及病理机制。 蛋白质组学是以蛋白质组为研究对象，对组织、细胞的整体蛋白进行检测，包括蛋白质表达水平、氨基酸序列、翻译后加工和蛋白质的相互作用,在蛋白质水平上了解细胞各项功能、各种生理、生化过程及疾病的病理过程等[3,4]。蛋白质组学有两种研究策略。一种是高通量研究技术，把生物体内所有的蛋白质作为对象进行研究，并建立蛋白质数据库，从大规模、系统性的角度来看待蛋白质组学，更符合蛋白质组学的本质。但是，由于剪切变异和翻译后修饰，蛋白质数量极其庞大，且表达随空间和时间不断变化，所以分析生物体内所有的蛋白质是一个耗时费力，难以实现的理想目标。另一种策略是研究不同状态或不同时期细胞或组织蛋白质组成的变化，主要目标是研究有差异蛋白质及其功能，如正常组织与肿瘤组织间的差异蛋白质，寻找肿瘤等疾病标记物并为其诊断治疗提供依据。 2蛋白质组学的常用技术 2.1样品的制备和蛋白质的分离技术 2.1.1样品的制备样品制备包括细胞裂解与蛋白质溶解，以及去除核酸等非蛋白质成分。 激光捕获显微切割(Laser-captured microdissection, LCM)[5]技术可大量获得足够用于蛋白质组学研究的单一细胞成分，避免其他蛋白成分对电泳结果的干扰。尤其是肿瘤的蛋白质组学研究常用LCM技术来获取单一的肿瘤细胞。 2.1.2蛋白质的分离技术 ①双向凝胶电泳(Two-dimensional electrophoresis, 2-DE)：双向电泳方法于 l975年由O'Farrell[6]首先提出，根据蛋白质等电点和分子量的差异，连续进行成垂直方向的两次电泳将其分离。 第一向为等电聚焦(Isoelectric focusing,IEF)电泳，其基本原理是利用蛋白质分子的等电点不同进行蛋白质的分离。较早出现的IEF是载体两性电解质pH梯度，即在电场中通过两性缓冲离子建立pH梯度；20世纪80年代初建立起来的固相pH梯度(Immobilized pH gradients，IPG)IEF，是利用一系列具有弱酸或弱碱性质的丙烯酰胺衍生物形成pH梯度并参与丙烯酰胺的共价聚合，形成固定的、不随环境电场条件变化的pH梯度。IPG胶实验的重复
比较蛋白质组学研究中的稳定同位素标记技术
进展评述 比较蛋白质组学研究中的稳定同位素标记技术 刘新1,2 应万涛1,2 钱小红1,23 (1军事医学科学院放射与辐射医学研究所 北京 100850;2北京蛋白质组研究中心 北京 102206) 摘 要 比较蛋白质组学是指在蛋白质组学水平上研究正常和病理情况下细胞或组织中蛋白质表达变化,以期发现具有重要功能的生物标识物,为疾病的早期诊断提供依据。近年来它正成为蛋白质组学研究的热点和发展趋势。比较蛋白质组学的研究方法和策略有多种,本文就最近几年来稳定同位素标记技术(体内代谢标记技术和体外化学标记技术)在比较蛋白质组学研究中的进展进行综述。 关键词 比较蛋白质组学 稳定同位素标记 体内代谢标记 体外化学标记 Application of Stable Isotope Labeling in Comparative Proteomics Liu X in1,2,Y ing Wantao1,2,Qian X iaohong1,23 (1Beijing Institute of Radiation Medicine,Beijing100850; 2Beijing Proteome Research Center,Beijing102206) Abstract C omparative proteomics is the research of protein expression changing between normal and pathological cell or tissue on the proteome level.P otential biomarkers w ould be discovered from the research by comparative proteomics, which will be helpful to the diagnosis and therapy of diseases.In the recent years,it has been becoming the hot spot of the proteomics research and many strategies used in comparative proteomics have been developed.During those approaches,the strategies based on stable is otopic labeling coupled with mass spectrometry have been extensively used and lots of success ful applications have been reported.In contrast to the traditional radioactive is otope labeling method,stable is otope labeling technique was not radioactive and the operation is simple.Metabolic labeling in viv o and chemical labeling in vitro are tw o parts of stable is otope labeling technique,which both have various advantages and disadvantages.This paper reviewed the progress of stable is otope labeling technique in comparative proteomics. K ey w ords C omparative proteomics,S table is otope labeling,Metabolic labeling in viv o,Chemical labeling in vitro 随着人类基因组精确图谱的公布,基因组功能的阐明已经成为生命科学研究中一项极重要的任务[1]。蛋白质是基因的最终产物同时也是基因功能的最终执行体,因而人类基因的表达及其功能有待于在蛋白水平上揭示。蛋白质组学的研究目的是分离和鉴定组织或细胞中的所有蛋白质。生物体在生长发育过程中,基因组是相对稳定的,而蛋白表达是高度动态变化的,并且具有严格调控的时间和空间特异性[2]。为了研究生物体在不同状态下表达的所有蛋白质的动态变化,比较蛋白质组学应运而生,即在蛋白组学水平上,研究在正常生理和病理状态,或受到不同的外部环境刺激下,或在突变等因素影响下,蛋白质表达的变化情况,以期发现生物体内关键的调控分子及与疾病相关的蛋白质标志物,最终为疾病的防诊治、新型疫苗的研发等提供理论依据。 为了研究蛋白质表达的动态变化,基因表达检测技术,如微阵列法[3]、DNA(脱氧核糖核酸)芯片法[4]等曾被广泛使用。这些方法虽然能够实现对mRNA(信使核糖核酸)进行定性和定量分析,但 刘新 男,27岁,博士生,现从事比较蛋白质组学研究。 3联系人,E2mail:qianxh1@https://www.wendangku.net/doc/a1681596.html, 国家自然科学基金(20505019、20505018)、国家重点基础研究发展规划项目(2004C B518707)和北京市科技计划重大项目(H030230280190)资助项目 2006207220收稿,2006209221接受