Circuiti integrati 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.  Genomics e la tecnologia microarray hanno permesso che noi analizzassimo le migliaia dei mRNAs contemporaneamente e determinare se l'espressione del mRNA sia cambiata nella malattia dichiara.  Tuttavia, i ricercatori lungamente hanno saputo che la concentrazione di un mRNA all'interno di una cellula 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 da, il controllo dell'alberino-transcriptional della traduzione della proteina (4), un certo numero di modifiche dell'alberino-transcriptional di proteina (5) e degradazione della proteina da proteolisi (6).
Misurando la quantità della proteina specifica direttamente, stiamo misurando un livello allineare della funzione del gene.  Tuttavia, quando uno prende in considerazione il grande numero di modifiche alberino-translational, le cellule 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 circuiti integrati della proteina possono tenere conto una soluzione a questo problema.  Uno scorrevole o “un circuito integrato„ potrebbe essere macchiato con le migliaia degli anticorpi o dei peptidi conosciuti come un DNA microarray, un campione biologico ha esteso per il circuito integrato e tutto il grippaggio ha determinato.  Legarsi potrebbe anche essere analizzato usando le tecniche proteomic standard quali spettrometria totale di tempo-de-volo (MS) ed impronta digitale totale del peptide.  I circuiti integrati della proteina possono trasformarsi in così in un metodo di alto-rendimento e veloce di delineamento dei cambiamenti della proteina nella malattia. (7)

            I circuiti integrati della proteina hanno il potenziale 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 alline-tipo amendable 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 la 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 ed i componenti di hardware hanno condotto alle prestazioni migliorate (17).  dovuto le limitazioni di 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 proteina microarray-hanno basato il ligand che le analisi obbligatorie inizialmente sono state sviluppate 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 del analyte, ma egualmente sarebbero più sensibili e veloci che i metodi di vagliatura convenzionali.  L'interesse nei grandi insiemi della proteina della selezione ha presentato soltanto come conseguenza dei successi in genomics dai microarrays del DNA e dal progetto umano del Genome (17). 

            I primi metodi di allineamento hanno tentato di miniaturizzare le analisi biochimiche e immunobiological effettuate solitamente in 96 piastre buone di microtitolo (18-19).  96 allineamenti dell'anticorpo del pozzo in primo luogo sono stati creati con 144 elementi ciascuno per le analisi enzima-collegate standard dell'immunosorbente (ELISAs) (20).  Gli allineamenti simili sono stati usati per misurare l'antigene prostata-specifico (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 del ELISA.  Un allineamento di densità bassa di 48 proteine purificate addette alla trascrizione è stato sviluppato per l'indagine sulle interazioni specifiche delle proteine con DNA radioattivo, RNA, ligands ed altri piccoli prodotti chimici (22).  A membrana-ha basato l'allineamento ad alta densità è stato diventato allo scopo di selezionare una libreria fetale umana di espressione del cDNA del cervello che consiste di 37830 clona.  Le proteine purificate sono state macchiate sulle membrane di PVDF ad una densità di 300 campioni/cm2 (23).  L'altro filtro ha basato gli allineamenti è stato costruito ma le limitazioni erano la risoluzione bassa ed i precedenti considerevoli che lo rendono difficile usarli nelle applicazioni con limitare le quantità del campione come delineamento di espressione della proteina delle biopsie del tumore.

            Gli allineamenti della proteina si compromettono di una libreria delle proteine o degli anticorpi immobilizzati in una 2D griglia indirizzabile su un circuito integrato (si veda figura 1).  I biochips 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 dei dispositivi microfluidic (24.25).  Un allineamento tipico può contenere 103-104 nello spazio elementi distinti all'interno di un'area totale di 1 cm2 (26).