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蛋白质芯片是指将特定的抗原、抗体、小肽、受体、配体等固定于支持介质上构成的微阵列,具有高度并行性、高通量、微型化和自动化的特点,按照应用不同分为功能型和检测型两种蛋白质芯片。功能型蛋白质芯片是将天然蛋白点制在基片上,了解体系中哪种蛋白能与已知的某种蛋白结合,用于天然蛋白活性及分子亲和性研究。检测性蛋白质芯片是指将具有高度亲和特异性的探针分子(如单克隆抗体)固定在基片上,用于识别复杂生物样品中的目标蛋白/多肽。蛋白质组(Proteome)一词,源于蛋白质(protein)与基因组(genome)两个词的组合,本质上是指在大规模水平上研究蛋白质的特征,包括蛋白质的表达水平,翻译后的修饰,蛋白与蛋白相互作用等,由此获得蛋白质水平上的关于疾病发生,细胞代谢等过程的整体而全面的认识。
蛋白质组芯片即将某一物种的蛋白质组点制在固相载体上而构成的微阵列,它很好地满足蛋白质系统研究的要求,能全面监视细胞内基因表达和蛋白变化。美国约翰霍普金斯大学最早开发了HuProt™人类蛋白质组芯片,目前此芯片含有19,394个人重组蛋白,是迄今为止最高通量人重组蛋白质组芯片。该芯片从人类蛋白质组学角度全局揭示人类疾病尤其是肿瘤性疾病的发生、发展以及用药以后的作用机理。已应用于多个研究领域,如血清图谱构建、蛋白-蛋白相互作用和酶学研究等。作为第二代蛋白质组学工具,HuProt™人类蛋白质组芯片以快速、高通量地进行上万个PPIs的同时检测,无疑将极大地推进蛋白质组学的研究。
Ying Chen等人(2013)基于含约17000个重组蛋白的HuProt™人类蛋白质组芯片进行BAG3功能研究,结果鉴定出了382个BAG3相互作用蛋白,经生信息学分析发现BAG3相互作用组自身形成蛋白酶体复合物广泛存在于蛋白酶体泛素化过程中,这表明BAG3的关键生物学功能是与蛋白酶体相关的。进一步功能研究表明,BAG3确实与蛋白酶体相互作用,并且可以调节蛋白酶体的活性,通过下调细胞凋亡来维持细胞的存活及相关抗治疗。同时该研究表明生物相关的数据可以通过蛋白质组芯片获得。Ying Chen et al., Bcl2-associated Athanogene 3 Interactome Analysis Reveals a New Role in Modulating Proteasome Activity. Mol & Cell Proteomics (2013), 12, 2804-19.
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