Puces de Microarray de protéine

Malgré les avancements récents dans notre arrangement de biologie moléculaire, dans beaucoup de cas nous ne pouvons pas impliquer les protéines spécifiques avec une maladie.  La génomique et la technologie de microarray nous ont permises d'analyser des milliers de mRNAs en même temps et de déterminer si l'expression d'ADN messagère est changée dans des états de la maladie.  Cependant, les chercheurs ont longtemps su que la concentration d'une ADN messagère dans une cellule est mal corrélée avec l'abondance réelle de cette protéine (1.2.3).  C'est dû au fait que la cadence de la dégradation de différents mRNAs et les protéines diffèrent, à la commande poteau-transcriptional de la traduction de protéine (4), à un certain nombre de modifications poteau-transcriptional de la protéine (5), et à la dégradation de protéine par la protéolyse (6).
En mesurant la quantité de la protéine spécifique directement, nous mesurons un niveau vrai de fonction de gène.  Cependant, quand on prend en compte le grand nombre de modifications poteau-de translation, les cellules humaines peuvent contenir des variantes million ou plus différentes de protéine, dont pourrait être modifiée dans la maladie la fabrication de la tâche d'analyser tous une tâche énorme.  Les microarrays de protéine ou les puces de protéine peuvent tenir compte d'une solution à ce problème.  Une glissière ou une « puce » pourrait être repérée avec des milliers d'anticorps ou de peptides connus comme un microarray d'ADN, un échantillon biologique a réparti la puce, et n'importe quelle attache a déterminé.  Lier pourrait également être analysé utilisant des techniques proteomic standard telles que la spectrométrie de masse de temps-de-vol (milliseconde) et l'empreinte digitale de masse de peptide.  Les puces de protéine peuvent devenir ainsi une méthode rapide et de haut-débit de profiler des changements de protéine de la maladie. (7)

            Les puces de protéine ont le potentiel de fonctionner dans beaucoup d'autres applications comprenant l'étude de la protéine-protéine, des interactions de protéine-drogue, des interactions d'ADN-protéine, de la localisation de protéine, des interactions d'antigène-anticorps, de l'enzyme/substrate, et des interactions de récepteur-ligand qui peuvent être ranger-type amendable le criblage de haut-débit (7.8).

            Deux approches ont été employées afin de caractériser les protéines multiples dans un échantillon biologique.  La première approche est une électrophorèse à deux dimensions de gel, qui a été employée couramment pour séparer et visualiser jusqu'à 2000-10.000 protéines dans une expérience simple par l'excision et l'identification par la spectrométrie de masse (milliseconde) (9).  Cette méthode est longue et même avec la milliseconde, seulement les protéines les plus abondantes peuvent être détectées.  En outre, la reproductibilité est problématique, quoique les gels fondus d'avance et les réactifs utilisés généralement, les protocoles, et les composants de matériel aient mené à l'exécution améliorée (17).  En raison des limitations de la technologie de la séparation 3D-gel, l'attention croissante se concentre sur le développement de la deuxième approche, le développement des microarrays de protéine comme alternative et l'approche complémentaire (10-12).
            Le fond théorique pour des analyses obligatoires de ligand microarray-basées par protéine a été au commencement développé par Ekins et autres vers la fin des années 80 (13-16).  Selon le modèle, les microarrays d'anticorps non seulement permettraient le criblage simultané d'un panneau d'analyte, mais seraient également plus sensibles et rapid que des méthodes de dépistage conventionnelles.  L'intérêt pour de grands positionnements de protéine de criblage a seulement surgi en raison des accomplissements dans la génomique par les microarrays d'ADN et le Projet génome humain (17). 

            Les premières approches d'alignement ont essayé de miniaturiser des analyses biochimiques et immunobiological habituellement exécutées dans des 96 plats de micro-titre bons (18-19).  96 alignements d'anticorps de puits ont été créés la première fois avec 144 éléments chacun pour des analyses enzyme-jointes standard d'immunosorbant (ELISAs) (20).  Des alignements semblables ont été employés pour mesurer l'antigène prostate-spécifique (PSA) et les cytokines (21). 

            Des membranes de filtre ont été également au commencement utilisées en raison de leur capacité de liaison supérieure de protéine.  Elles ont été la plupart du temps sondées avec des anticorps utilisant des techniques d'ELISA.  Un alignement de faible densité de 48 protéines épurées impliquées dans la transcription a été développé pour la recherche sur des interactions spécifiques des protéines avec de l'ADN radioactive, l'ARN, les ligands, et d'autres petits produits chimiques (22).  Un alignement à haute densité membrane-basé a été développé pour protégeant une bibliothèque foetale humaine d'expression de cDNA de cerveau se composant de 37830 clones.  Des protéines épurées ont été repérées sur des membranes de PVDF à une densité de 300 échantillons/cm2 (23).  L'autre filtre a basé des alignements ont été construits mais les limitations étaient le fond à basse résolution et considérable le rendant difficile de les utiliser dans les applications avec limiter des quantités d'échantillon telles que le profilage d'expression de protéine des biopsies de tumeur.

            Des alignements de protéine sont compromis d'une bibliothèque des protéines ou des anticorps immobilisés dans une 2D grille accessible sur une puce (voir le schéma 1).  Les biopuces de microarray de protéine extraient et maintiennent des cibles des medias liquides et sont distinctes des biopuces microfluidic, qui les protéines séparées et de processus dans un support de transport in situ utilisant les dispositifs microfluidic (24.25).  Un alignement typique peut contenir 103-104 dans l'espace éléments distincts dans une surface totale de 1 cm2 (26).