Microplaquetas do Microarray da proteína

Apesar dos avanços recentes em nossa compreensão da biologia molecular, em muitos casos nós somos incapazes de implicar proteínas específicas com uma doença.  A tecnologia da genómica e do microarray permitiu que nós analisem milhares de mRNAs ao mesmo tempo e determinem se a expressão do mRNA está mudada em estados da doença.  Entretanto, os investigadores têm sabido por muito tempo que a concentração de um mRNA dentro de uma pilha está correlacionada deficientemente com a abundância real dessa proteína (1.2.3).  Isto é devido ao fato de que a taxa de degradação de mRNAs individuais e as proteínas diferem, ao controle borne-transcriptional da tradução da proteína (4), a um número de modificações borne-transcriptional da proteína (5), e a degradação da proteína pelo proteolysis (6).
Medindo a quantidade da proteína específica diretamente, nós estamos medindo um nível verdadeiro de função do gene.  Entretanto, quando um toma na consideração o grande número de modificações borne-translational, as pilhas humanas podem conter variações milhão ou mais diferentes da proteína, de que poderia ser alterada na doença a factura da tarefa de analisar todo uma tarefa enorme.  Os microarrays da proteína ou as microplaquetas da proteína podem permitir uma solução a este problema.  Uma corrediça ou uma “microplaqueta” poderiam ser manchadas com milhares de anticorpos ou de peptides conhecidos como um microarray do ADN, uma amostra biológica espalhou sobre a microplaqueta, e todo o emperramento determinou.  Ligar poderia igualmente ser analisada usando técnicas proteomic padrão tais como a espectrometria maciça do tempo--vôo (MS) e o fingerprinting maciço do peptide.  As microplaquetas da proteína podem assim transformar-se um método rápido e da elevado-produção de perfilar mudanças da proteína na doença. (7)

            As microplaquetas da proteína têm o potencial funcionar em muitas outras aplicações que incluem o estudo da proteína-proteína, das interações da proteína-droga, das interações da ADN-proteína, da localização da proteína, das interações do antígeno-anticorpo, do enzyme-substrate, e das interações do receptor-ligand que podem ser põr-tipo melhorável seleção da elevado-produção (7.8).

            Duas aproximações foram usadas a fim caracterizar proteínas múltiplas em uma amostra biológica.  A primeira aproximação é a electroforese dimensional do gel 2, que foi amplamente utilizada separar e visualizar até 2000-10.000 proteínas em uma única experiência pela excisão e pela identificação pela espectrometria maciça (MS) (9).  Este método é demorado e mesmo com MS, simplesmente as proteínas as mais abundantes podem ser detectadas.  Também, a reprodutibilidade é problemática, mesmo que os geles pre-cast e os reagentes de uso geral, os protocolos, e os componentes de ferragem conduzam ao desempenho melhorado (17).  Devido às limitações da tecnologia da separação 3D-gel, a atenção crescente está centrando-se sobre o desenvolvimento da segunda aproximação, o desenvolvimento de microarrays da proteína como uma alternativa e a aproximação complementar (10-12).
            O fundo teórico para ensaios obrigatórios microarray-baseados proteína do ligand foi desenvolvido inicialmente por Ekins e outros nos finais dos 80 (13-16).  De acordo com o modelo, os microarrays do anticorpo não somente permitiriam a seleção simultânea de um painel do analyte, mas igualmente seriam mais sensíveis e rapid do que métodos de seleção convencionais.  O interesse jogos da proteína da seleção em grandes elevarou somente em conseqüência das realizações na genómica pelos microarrays do ADN e pelo projeto de genoma humano (17). 

            As primeiras aproximações da disposição tentaram miniaturizar os ensaios bioquímicos e immunobiological executados geralmente em 96 placas de microtiter boas (18-19).  96 disposições do anticorpo do poço foram criadas primeiramente com os 144 elementos cada um para ensaios enzima-lig padrão da imunoabsorção (ELISAs) (20).  As disposições similares foram usadas para medir o antígeno próstata-específico (PSA) e os cytokines (21). 

            As membranas do filtro foram usadas igualmente inicialmente por causa de sua capacidade de ligação superior da proteína.  Foram sondados na maior parte com anticorpos usando técnicas de ELISA.  Uma disposição da baixa densidade de 48 proteínas purified envolvidas na transcrição foi desenvolvida para a investigação de interações específicas das proteínas com ADN radiolabeled, RNA, ligands, e outros produtos químicos pequenos (22).  Uma disposição high-density membrana-baseada foi desenvolvida a fim selecionando uma biblioteca fetal humana da expressão do cDNA do cérebro que consiste em 37830 clone.  As proteínas Purified foram manchadas nas membranas de PVDF em uma densidade de 300 amostras/cm2 (23).  O outro filtro baseou disposições foi construído mas as limitações eram a baixa definição e o fundo considerável que fazem o difícil usá-las nas aplicações com limitação de quantidades da amostra tais como o perfilamento da expressão da proteína de biópsias do tumor.

            As disposições da proteína são comprometidas de uma biblioteca das proteínas ou dos anticorpos imobilizadas em uma 2D grade endereçável em uma microplaqueta (veja figura 1).  Os biochips do microarray da proteína extraem e retêm alvos dos media líquidos e são distintos dos biochips microfluidic, que proteínas separadas e do processo em um media do transporte que usa in situ os dispositivos microfluidic (24.25).  Uma disposição típica pode conter 103-104 espacial elementos distintos dentro de uma área total de 1 cm2 (26).