第32卷 分析化学( FENXI HUAXUE)评述与进展 2004年2月 Chinese Journal of Analytical Chemistry 244-247 8评述与进展 蛋白质芯片及其分析应用新进展 梁建功何治柯 (武汉大学化学与分子科学学院,武汉430072) 摘要蛋白质芯片是一种快速、高效、高通量的蛋白质组研究新技术。目前,它已成为人们研究的热点之 。本文就近年来蛋白质芯片及其分析应用新进展做一简要的评述 关键词蛋白质芯片,蛋白质阵列,蛋白质微阵列,检测,评述 1引言 随着人类基因组计划(HGP)的顺利完成及后基因时代的到来,蛋白质组的研究已经成为生命科学 的一个重要领域口。蛋白质组传统的研究方法有:二维凝胶电泳(2DE)和酵母双杂交技术等。但这些 方法往往操作烦琐,所需时间较长,结果具有不确定性,且所需费用较高2。因而,人们发展了一种快 速、高效、高通量的蛋白质组研究新技术—一蛋白质芯片。 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以 预先设计的方式固定在玻片、硅片及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3-7。近年 来,蛋白质芯片已成为人们研究的热点之一。本文就近年来蛋白质芯片及其相关检测技术的研究进展 做一简要评述。 2蛋白质芯片的分类 蛋白质芯片,主要有3种分类方法:(1) Ciphergen Biosystems公司提出将蛋白质芯片分为化学芯 片和生物芯片。化学型蛋白质芯片的构想来源于经典色谱法(反相层析、离子交换层析、金属螯合层析 等)。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,用 洗脱液去除杂质蛋白质,而保留感兴趣的蛋白质。生物型蛋白质芯片则是将生物活性分子(如:抗体、 抗原、受体或配体等)结合到芯片表面,用于捕获靶蛋白:(2)根据载体的不同9,将蛋白质芯片分为 普通玻璃载体芯片( plain- glass slide)、多孔凝胶覆盖芯片( porous gel pad chip)及微孔芯片( microwell chip):(3) Kodadek0提出将蛋白质芯片分为蛋白质功能芯片和蛋白质检测芯片。蛋白质功能芯片是 在一特定模板上固定成千上万个蛋白质分子,用于蛋白质功能的研究;而蛋白质检测芯片则含有蛋白 质检测试剂,用于蛋白质的定性、定量测定。 3蛋白质芯片的制备 3.1蛋白质功能芯片的制备 在蛋白质功能芯片的制备中,纤维膜(如:硝酸纤维、尼龙、聚偏二氟乙烯等)和经过修饰的玻璃表 面是较为理想的芯片表面。 Macbeath和 Schreibers将载玻片表面用羰基硅烷化试剂处理后,用机器人 将含40%甘油的纳升级蛋白质样品点在载玻片上,形成直径约150~200μm高密排列的蛋白质阵列 (1600点/cm2),最后用牛血清蛋白(BAS)进行封闭,降低膜上背景。在研究多肽和小分子蛋白样品时, 200206407收稿:200302-18接受 本文系国家自然科学基金资助项目(No.20275028)书 !!!!!!!! ! ! !!!!!!! ! " " " " 评述与进展 蛋白质芯片及其分析应用新进展 梁建功 何治柯# （武汉大学化学与分子科学学院，武汉 "#$$%&） 摘 要 蛋白质芯片是一种快速、高效、高通量的蛋白质组研究新技术。目前，它已成为人们研究的热点之 一。本文就近年来蛋白质芯片及其分析应用新进展做一简要的评述。 关键词 蛋白质芯片，蛋白质阵列，蛋白质微阵列，检测，评述 &$$&’$(’$% 收稿；&$$#’$&’)* 接受 本文系国家自然科学基金资助项目（+,- &$&%.$&*） ! 引 言 随着人类基因组计划（/01）的顺利完成及后基因时代的到来，蛋白质组的研究已经成为生命科学 的一个重要领域［)］ 。蛋白质组传统的研究方法有：二维凝胶电泳（&23）和酵母双杂交技术等。但这些 方法往往操作烦琐，所需时间较长，结果具有不确定性，且所需费用较高［&］ 。因而，人们发展了一种快 速、高效、高通量的蛋白质组研究新技术———蛋白质芯片。 蛋白质芯片又称蛋白质阵列或蛋白质微阵列，它是将大量的蛋白质、蛋白质检测试剂或检测探针以 预先设计的方式固定在玻片、硅片及纤维膜等固定载体上组成密集的阵列，能够高通量地测定蛋白质的 生物活性，蛋白质与大分子和小分子的相互作用，或者用于高通量定性和定量检测蛋白质［# 4 %］ 。近年 来，蛋白质芯片已成为人们研究的热点之一。本文就近年来蛋白质芯片及其相关检测技术的研究进展 做一简要评述。 # 蛋白质芯片的分类 蛋白质芯片，主要有 # 种分类方法：（)）56789:;9< =6,>?>@9A> 公司［*］ 提出将蛋白质芯片分为化学芯 片和生物芯片。化学型蛋白质芯片的构想来源于经典色谱法（反相层析、离子交换层析、金属螯合层析 等）。铺有相关介质的蛋白质芯片可以通过介质的疏水力、静电力、共价键等结合样品中的蛋白质，用 洗脱液去除杂质蛋白质，而保留感兴趣的蛋白质。生物型蛋白质芯片则是将生物活性分子（如：抗体、 抗原、受体或配体等）结合到芯片表面，用于捕获靶蛋白；（&）根据载体的不同［&，B］ ，将蛋白质芯片分为 普通玻璃载体芯片（7CD6<’;CD>> >C6E9）、多孔凝胶覆盖芯片（7,:,F> ;9C 7DE G867）及微孔芯片（A6G:,H9CC G867）；（#）I,EDE9J ［)$］ 提出将蛋白质芯片分为蛋白质功能芯片和蛋白质检测芯片。蛋白质功能芯片是 在一特定模板上固定成千上万个蛋白质分子，用于蛋白质功能的研究；而蛋白质检测芯片则含有蛋白 质检测试剂，用于蛋白质的定性、定量测定。 $ 蛋白质芯片的制备 $- ! 蛋白质功能芯片的制备 在蛋白质功能芯片的制备中，纤维膜（如：硝酸纤维、尼龙、聚偏二氟乙烯等）和经过修饰的玻璃表 面是较为理想的芯片表面。KDGL9D@8 和 MG8:96L9: ［))］ 将载玻片表面用羰基硅烷化试剂处理后，用机器人 将含 "$N 甘油的纳升级蛋白质样品点在载玻片上，形成直径约 ).$ 4 &$$ !A 高密排列的蛋白质阵列 （)($$ 点O GA& ），最后用牛血清蛋白（=PM）进行封闭，降低膜上背景。在研究多肽和小分子蛋白样品时， 第 #& 卷 &$$" 年 & 月 分析化学（Q3+RS /TPRT3） 评述与进展 586<9>9 U,F:<DC ,V P<DC?@6GDC 589A6>@:? 第 & 期 &"" 4 &"%