2013年初級(jí)檢驗(yàn)技師生化檢驗(yàn)：蛋白質(zhì)組及分析技術(shù)

　　隨著大量生物體全基因組序列的獲得，特別是人類基因組序列草圖的完成，基因組學(xué)研究重點(diǎn)不可避免地從結(jié)構(gòu)基因組學(xué)轉(zhuǎn)向功能基因組學(xué)，而蛋白質(zhì)組學(xué)(proteom)正是作為功能基因組研究的重要支柱在上世紀(jì)90年代中期應(yīng)運(yùn)而生。蛋白質(zhì)組是指一個(gè)基因，一個(gè)細(xì)胞或組織所表達(dá)的全部蛋白質(zhì)成分。蛋白質(zhì)組學(xué)研究的是在不同時(shí)間和空間發(fā)揮功能的特定蛋白質(zhì)群體，從而揭示和說明生命活動(dòng)的基本規(guī)律。蛋白質(zhì)組學(xué)可以分為三個(gè)領(lǐng)域：①蛋白質(zhì)的大規(guī)模的分離與鑒定，以及它們的表達(dá)后修飾;②蛋白水平的差異顯示在疾病中的運(yùn)用;③運(yùn)用當(dāng)前的一切手段研究蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)之間的相互關(guān)系。與基因組相比蛋白質(zhì)組具有多樣性和可變性。對(duì)一個(gè)機(jī)體而言，基因的數(shù)目是恒定的，而蛋白質(zhì)的種類和數(shù)目在同一個(gè)機(jī)體的不同細(xì)胞中各不相同，即使同一細(xì)胞在不同的時(shí)期，不同條件下，其蛋白質(zhì)表達(dá)也不同。雖然可以通過cDNA芯片等方法顯示生物體的基因啟動(dòng)狀況，但mRNA水平 (包括mRNA的種類和含量 )并不能完全反映出蛋白質(zhì)的表達(dá)。另外從研究手段方面來說，蛋白質(zhì)研究技術(shù)比基因技術(shù)相對(duì)要復(fù)雜和困難，不僅氨基酸殘基數(shù)量多于核甘酸殘基，而且在蛋白質(zhì)組研究中沒有一種方法象PCR那樣能迅速擴(kuò)增目的片段，這樣對(duì)于豐度低但功能重要的蛋白質(zhì)很難進(jìn)行大規(guī)模的研究。

　　目前，蛋白質(zhì)組學(xué)研究的主要技術(shù)包括：雙向(二維)聚丙烯酰胺凝膠電泳(結(jié)合等電聚焦和IEJK)分離蛋白質(zhì)，在固相載體上形成蛋白質(zhì)-多肽圖譜，用敏感的方法染色(如銀染)并用圖像分析電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行鑒定;將蛋白質(zhì)點(diǎn)切下，用酶消化，進(jìn)一步用氨基酸分析、質(zhì)譜分析等進(jìn)行鑒定;或結(jié)合蛋白質(zhì)的毛細(xì)管電泳，高效液相色譜技術(shù)(HPLC)以至蛋白質(zhì)芯片進(jìn)行鑒定。

　　蛋白質(zhì)芯片 (protein array)是近年來蛋白質(zhì)組學(xué)研究中興起的一種新的方法，它類似于基因芯片，是將蛋白質(zhì)點(diǎn)到固相物質(zhì)上，然后與要檢測(cè)的組織或細(xì)胞等進(jìn)行“雜交”，再通過自動(dòng)化儀器分析得出結(jié)果。這里所指的“雜交”是指蛋白與蛋白之間如 (抗體與抗原 )在空間構(gòu)象上能特異性的相互識(shí)別。此方法與傳統(tǒng)的研究方法相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：①蛋白質(zhì)芯片是一種高通量的研究方法，能在一次實(shí)驗(yàn)中提供相當(dāng)大的信息量，使我們能夠全面、準(zhǔn)確的研究蛋白表達(dá)譜，這是傳統(tǒng)的蛋白研究方法無法做到的。②蛋白質(zhì)組芯片的靈敏度高，它可以檢測(cè)出蛋白樣品中微量蛋白的存在，檢測(cè)水平已達(dá)ng級(jí)。美國(guó)科學(xué)家Haab等運(yùn)用綠色熒光 (green fluorescence)標(biāo)記抗體微陣列，用紅色熒光 (red fluorecence)標(biāo)記蛋白混和物，并運(yùn)用計(jì)算機(jī)識(shí)別 (R/G)的信號(hào)強(qiáng)弱，來進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)水平可達(dá)到 1ng/ml。③蛋白質(zhì)芯片具有高度的準(zhǔn)確性。

　　蛋白質(zhì)組芯片可用于蛋白質(zhì)組學(xué)研究中的各個(gè)領(lǐng)域，具體來說大致可分為三個(gè)方面：研究蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)之間的相互作用，篩選新的蛋白質(zhì);蛋白質(zhì)芯片能夠用于現(xiàn)在其它方法不能檢測(cè)到的，如蛋白質(zhì)-藥物、蛋白質(zhì)-脂質(zhì)之間的相互作用;蛋白質(zhì)組芯片還可用于檢測(cè)蛋白與小分子物質(zhì)的作用。例如蛋白質(zhì)與DNA ，RNA分子等。蛋白質(zhì)芯片的制作是決定其運(yùn)用的關(guān)鍵因素之一，蛋白質(zhì)組芯片的制作比當(dāng)前流行DNA芯片制作要復(fù)雜，特別是涉及大量不同種類的蛋白的高效表達(dá)與純化。因此，蛋白質(zhì)芯片制作存在費(fèi)時(shí)、費(fèi)力且成本較高等不足，限制了其在臨床的應(yīng)用。