蛋白质阵列在诊断学、基因组学和蛋白质组学中的应用

蛋白质阵列微阵列技术可以同时分析一项实验中的数千个参数。捕获分子的微点固定成固体载体并暴露于含有相应结合分子的样品。每个微点的复杂形成可以通过读出系统检测,读出系统是基于荧光,化学发光,质谱,放射性或电化学。小型化和并行化结合测定,其分析功率也可以通过微阵列基因表达分析扩大,敏感。这些系统可用于检测杂交程度和固定的DNA微阵列探针将暴露于互补靶标。目前,蛋白质阵列的发展已经证明其在酶 - 底物,DNA-蛋白和不同类型的蛋白质 - 蛋白质相互作用中的应用。在这篇文章中,我们将讨论捕获分子 - 配体分析,分析其在诊断,基因组和蛋白质组学中的理论优势和缺点及其影响。

理论上,任何一种配体结合分析都可以小型化和并行化,这取决于固定化捕获分子的产物形成和周围溶液中存在的靶标。这个过程可以在微阵列中进行。核酸与核酸的相互作用,也被称为DNA芯片,已经很好地建立起来,而蛋白质阵列分析才刚刚开始。这可以反映在最近的核酸-蛋白质、蛋白质-蛋白质、配体-受体和酶-底物微阵列分析文章中。

Bulyk和他的同事发现了微阵列在DNA-蛋白质相互作用中的应用。他们创建了双链寡核苷酸微阵列。使用Affymetrix(美国加利福尼亚州圣克拉拉)技术生产高浓度单链寡核苷酸微阵列。在酶延伸反应的影响下,将单链寡核苷酸芯片转化为双链寡核苷酸芯片。一般来说,DNA-蛋白质相互作用分析有助于表征和鉴定DNA结合蛋白,如转录因子。

有许多种酶分析酶底物。在概念上证明实验中,MacBeath和Schrei纤维固定在平面玻璃表面上的三种类型的激酶底物。对应于单个激酶的每种微阵列,与放射性标记的ATP孵育。每个基底只能通过其特定激酶磷酸化。在一个先进的实验中,朱和他的同事检测到119种不同的蛋白激酶的活性,这是来自酿酒酵母的酿酒酵母,其中17种不同的基材。它们使用具有微孔的板,其中基板相互作用。将其表达到GST融合蛋白的激酶与微孔中的底物和放射性标记的ATP一起温育。在激酶反应后,将激活激酶和ATP洗掉,而阵列使用磷酸磷纤维仪分析磷酸化底物。单灵酶的新活性可以用这种方法鉴定。

对于受体-配体分析,固相化学组合产生的有机小分子被固定在微阵列中。来自组合合成的单树脂珠被放置在96孔板中,有机分子从中被化学释放。有机分子被稀释,分散成小点,并共价连接在载玻片上。这些由所谓的小分子印刷产生的靶蛋白微阵列与荧光标记的靶蛋白一起孵育。

在蛋白质-蛋白质相互作用分析领域,斑点印迹过滤分析用于筛选固定化蛋白质与其他蛋白质之间的相互作用。已检测到放射性标记的人p52 GST融合蛋白与固定化捕获蛋白之间的一些相互作用,如核蛋白、从HeLa细胞分离的丝氨酸-精氨酸蛋白片段。此外,这项技术还揭示了DNA、RNA或低分子量配体与固定化分子之间的相互作用。

朱和他的同事最近的工作证明了微阵列在蛋白质组学领域的巨大威力。从S。在酿酒酵母中,产生了含有90%微生物基因的复杂蛋白质阵列。这些蛋白质阵列可用于研究全基因组蛋白质-蛋白质相互作用。使用钙调素作为模型蛋白进行探针阵列可以确认许多已知的相互作用并测量一系列新的结合蛋白。检测蛋白质-脂质相互作用的实验令人信服地解释了检测可与低分子量复合物结合的蛋白质的可能性。

我们使用微阵列技术来筛选抗原 - 抗体相互作用。自身免疫性疾病,例如系统风湿病,可以诊断出18种不同的抗原,其在微阵列中固定在微阵列中。在患者1毫升血清中,我们可以检测高精度抗体滴度。夹层免疫测定也是小型化和被释放的,并且可以在微阵列中进行。这已被生物样品中的不同水溶因子所证明。这将最终导致强大且可靠的诊断分析。

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