Chip di Microarray della proteina

Nonostante gli avanzamenti recenti nella nostra comprensione della biologia molecolare, in molti casi non possiamo implicare le proteine specifiche con una malattia.  La tecnologia di microarray e di genomica ha permesso che noi analizzassimo migliaia di mRNAs contemporaneamente e determinassimo se l'espressione del mRNA fosse cambiata nelle condizioni di malattia.  Tuttavia, i ricercatori lungamente hanno saputo che la concentrazione di mRNA all'interno di una cella è correlata male con l'abbondanza reale di quella proteina (1.2.3).  Ciò è dovuto il fatto che il tasso di degradazione di diversi mRNAs e le proteine differiscono, controllo alberino-transcriptional della traduzione della proteina (4), un certo numero di modifiche alberino-transcriptional di proteina (5) e di degradazione della proteina da proteolisi (6).
Misurando la quantità della proteina specifica direttamente, stiamo misurando un livello allineare di funzione del gene.  Tuttavia, quando uno prende in considerazione il grande numero delle modifiche alberino-di traduzione, le celle umane possono contenere varianti milione o più differenti della proteina, c'è ne di cui potrebbero essere alterati nella malattia che fa l'operazione dell'analizzare tutti un'operazione enorme.  I microarrays della proteina o i chip della proteina possono tenere conto una soluzione a questo problema.  Una trasparenza o “un chip„ potrebbe essere macchiato con migliaia di anticorpi o di peptidi conosciuti come un microarray del DNA, un campione biologico ha esteso per il chip e tutto il grippaggio ha determinato.  Legare potrebbe anche essere analizzato usando le tecniche proteomic standard quali spettrometria totale di tempo-de-volo (ms) ed impronta digitale totale del peptide.  I chip della proteina possono trasformarsi in così in un metodo di alto-rendimento e veloce di delineamento dei cambiamenti della proteina nella malattia. (7)

            I chip della proteina hanno il potenziale di funzionare in molte altre applicazioni compreso lo studio su proteina-proteina, su interazioni della proteina-droga, su interazioni della DNA-proteina, sulla localizzazione della proteina, sulle interazioni dell'antigene-anticorpo, sull'enzima-substrato e sulle interazioni del ricevitore-ligand che possono essere allineare-tipo amendabile la selezione di alto-rendimento (7.8).

            Due metodi sono stati usati per caratterizzare le proteine multiple in un campione biologico.  Il primo metodo è l'elettroforesi dimensionale del gel 2, che è stata ampiamente usata separare e visualizzare fino a 2000-10.000 proteine in un singolo esperimento tramite l'asportazione e l'identificazione tramite spettrometria totale (ms) (9).  Questo metodo è sia che richiede tempo che perfino con il ms, solo le proteine più abbondanti possono essere rilevate.  Inoltre, la riproducibilità è problematica, anche se i gel prefabbricati ed i reagenti comunemente usati, i protocolli e le componenti di hardware hanno condotto alla prestazione migliore (17).  dovuto le limitazioni della tecnologia di separazione 3D-gel, l'attenzione aumentante sta mettendo a fuoco sullo sviluppo del secondo metodo, sullo sviluppo dei microarrays della proteina come alternativa e sul metodo complementare (10-12).
            I precedenti teorici per le analisi obbligatorie del ligand microarray-basate proteina inizialmente sono stati sviluppati da Ekins ed altri verso la fine degli anni 80 (13-16).  Secondo il modello, i microarrays dell'anticorpo non solo consentirebbero la selezione simultanea di un pannello dell'analito, ma egualmente sarebbero più sensibili e rapid che i metodi di vagliatura convenzionali.  L'interesse nei grandi insiemi della proteina della selezione ha presentato soltanto come conseguenza dei successi nella genomica dai microarrays del DNA e dal progetto di genoma umano (17). 

            I primi metodi di schiera hanno tentato di miniaturizzare le analisi biochimiche e immunobiological effettuate solitamente in 96 piatti di microtitolo buoni (18-19).  96 schiere dell'anticorpo del pozzo in primo luogo sono state create con 144 elementi ciascuno per le analisi enzima-collegate standard dell'immunosorbente (ELISAs) (20).  Le simili schiere sono state usate per misurare l'antigene di prostata-specific (PSA) e i cytokines (21). 

            Le membrane del filtrante egualmente inizialmente sono state utilizzate a causa della loro capienza obbligatoria della proteina superiore.  Principalmente sono state sondate con gli anticorpi usando le tecniche di ELISA.  Una schiera di densità bassa di 48 proteine purificate in questione nella trascrizione è stata sviluppata per l'indagine sulle interazioni specifiche delle proteine con DNA radioattivo, RNA, ligands ed altri piccoli prodotti chimici (22).  Una schiera ad alta densità membrana-basata è stata sviluppata allo scopo di selezionare una libreria fetale umana di espressione del cDNA del cervello che consiste di 37830 cloni.  Le proteine purificate sono state macchiate sulle membrane di PVDF ad una densità di 300 campioni/cm2 (23).  L'altro filtro ha basato le schiere è stato costruito ma le limitazioni erano la risoluzione bassa ed i considerevoli precedenti che lo rendono difficile utilizzarle nelle applicazioni con limitare le quantità del campione come delineamento di espressione della proteina delle biopsie del tumore.

            Le schiere della proteina sono compromesse di una libreria delle proteine o degli anticorpi immobilizzati in una 2D griglia indirizzabile su un chip (si veda figura 1).  I biochips di microarray della proteina estraggono e mantengono gli obiettivi dai media liquidi e sono distinti dai biochips microfluidic, che proteine separate e trattate in un media di trasporto in situ che per mezzo delle unità microfluidic (24.25).  Una schiera tipica può contenere 103-104 nello spazio elementi distinti all'interno di un'area totale di 1 cm2 (26).