蛋白质芯片技术的新进展ProgressinProteinMicroarrayTechn0109y石羽杰／SHIYu-jie，王玮№gw旬，霍克克／HUOKb—ke复旦大学生命科学学院遗传工程国家重点实验室，上海200433Center0fProteomics，InstituteofGenetics，StateKeyLaboratory0fGeneticEngineering，FudanUniVersity，Shanghai200433，China【摘要】基于微阵列技术基础上的蛋白质芯片技术能够在体外直接研究蛋白质的性质和作用，已经被广泛地应用于蛋白质一蛋白质、蛋白质一核酸、蛋白质一小分子药物等方面的研究，并表现出了良好的前景。对蛋白质芯片技术的研究进展和未来前景展望进行了综述。【关■词】聋白质芯片，蛋白质组，微阵列【中圈分类号】Q344【文献标识码】A【文章■号】1000—7857(2005)09—0059一04Ab毗雕t：hDteinmicroamytechnologyisapowed．ulandemcienttooltoaccomplishsuchtasksasanalyzingtheexpressionofalargenum—ber0fproteinssimultaneouslyandscreeningentiregenomesforpmteinstllatinteractwitllpanicularfactors，catalyzepaniclllarreactions，aIldactassubstratesforprotein—modi如ingenzvmesand／orastargetsofautoimmuneresponses．Inthisreview，wewiUsummarizethecun．entstateandpmgressofproteinmicroan．aytechnology．KeyWOr凼：proteinmicmarmys，pmteome，microamysCLCNumb盯：Q344DoCumemCOde：AAnjcIeID：1000一7857(2005)09一0059—041引言人类基因组(HumaIlGenome)测序工作的完成是人类医学史上的里程碑。基因芯片虽可在mRNA水平上分析整个基因组表达的情况，并得到了迅猛发展，但生命活动的主体是人体内存在的10万种以上的蛋白质，从DNA、mRNA到蛋白质执行功能还存在着复杂的过程，而关于基因组的研究并不能解决所有的问题。实验研究结果也进一步说明了这一点：基因的表达在核酸水平与蛋白质水平之间并没有确定的量相关性，只有通过对蛋白质的研究才能够更好地解释生命现象、揭示生命本质。蛋白质芯片技术是蛋白质组学研究中除了酵母双杂交、双向电泳技术、质谱技术等之外的一种重要的工具，它提供了在同一时间分析整个蛋白质组(Pmteome)的方法。2蛋白质芯片技术的产生上世纪80年代，Ekins等f”的理论研究结果认为可以将抗体大量地在固相表面进行微量点样，以实现高灵敏度的实验研究。但是直到90年代末当DNA芯片技术被大家所认识和接受而且芯片的制作技术已经不再是瓶颈的时候，抗体微矩阵才开始被用来进行定量的蛋白质组学研究。目前蛋白质芯片已经被应用于蛋白质许多相关方面的研究，而且正在进一步结合其它领域诸如材料科学、生物信息学、光电子技术等最新的研究成果，成为了一种强大的多学科技术密集型的新兴蛋白质组学研究工具。相对于DNA芯片，蛋白质芯片技术面临更多困难。第一，相对于DNA的碱基配对杂交机制，蛋白质之间的相互作用呈现出更强的变化性。而且，蛋白质的活性以及相互作用的性质可能需要其它蛋白质的作用和翻译后修饰。第二，相对于PCR技术这样可以大量扩增DNA的技术，尚未有可以大量扩增蛋白质的成熟技术。第三，蛋白质的表达和纯化工作十分艰巨，而且经常不能保持蛋白质的完整功能。最后，许多蛋白质很不稳定，给阵列制作本身带来很大的困难。3蛋白质芯片的不同种类及其基本原理蛋白质芯片依照应用领域不同可分为两类：蛋白质检测芯片和蛋白质功能芯片。蛋白质检测芯片主要用于分析检测，根据检测方法不同可以进一步分为正相蛋白质检测芯片和反相蛋白质检测芯片。二者的区别主要在于对样品的使用方式不同。可通过样品与正相蛋白质检测芯片表面的抗体阵列进行温育来进行多个样品的分析。反相蛋白质检测芯片是新近发展起来的技术，它是先将不同的样品在芯片表面进行点样，然后用大量的探针检测是否有目标蛋白质。正相蛋白质检测芯片(图1)首先用不同的荧光标记物对样品中的拟研究的蛋白质进行标记，再将这些样品在抗体微阵列上进行温育，然后用生物芯片扫描仪检测各个阵列分子点上荧光信号。正相蛋白质检测芯片可以同时对同一样品的不同成分进行分析对比。但是需要注意在许多情况下，蛋白质倾向于形成多蛋白质复合体，所收稿日期：2005—06—10作者...
