蛋白质芯片技术的重要进展

　　

生物通报道：人类基因组测序的完成代表着后基因组时代的到来——生命科学的研究重点逐渐转移到了细胞中的蛋白质。众所周知，细胞中的DNA是生命的基础，但是细胞中真正行使功能的确是由基因编码的蛋白质。基因芯片的诞生，因其无可比拟的信息量、高通量、快速、准确地分析基因的本领，在基因功能研究、临床医学等领域发挥出了巨大的作用。

蛋白质芯片的研发概念是由基因芯片延伸而来，基因芯片分析的是细胞中mRNA的变化程度，蛋白质芯片则是对蛋白质的筛选、分析。由于蛋白质对轻微的干扰甚是敏感，因此要将蛋白质固定在芯片表面相当困难，不是能用普通方法得以解决的。

构建蛋白质芯片的最初目的是研究赖氨酸或半胱氨酸残基的活性，并希望表面上的反应基团能以共价键形式捕捉到蛋白质。但是这种做法的缺点是使活性位点变得难以获得或者导致蛋白质的变性。

为了解决这些问题，一些研究人员用传统的亲和层析法来将蛋白质放置到芯片上。但是，这种做法并不完美，仍然存在问题：使用的标签不仅需要在各种环境中保持稳定，而且还需要保持表面的高亲和力。为了实现这个目标，来自加州理工学院的David Tirrell博士的研究组使用了一种新型的柔性多肽支架构成表面的固定域和蛋白质捕捉域。

固定域是由高疏水性的弹性蛋白拟肽构成，能紧紧地附着在疏水的表面。当与人工合成的光反应苯基丙氨酸衍生物结合时，这种支架能与适当的衍生表面在紫外光下连接。蛋白质捕获域，顾名思义是用于捕捉蛋白质的区域，它由一条卷曲螺旋的单亮氨酸拉链构成：与蛋白质结合时，互补的螺旋就会被表达出来。因为粘连非常紧密且亮氨酸拉链卷曲螺旋中非共价键的联合，使得目标蛋白质即使处于细胞液中也能被有效捕获。

这种新方法中，弹性蛋白拟肽利用一个光合反应氨基酸与表面发生共价结合，而目标蛋白质与亮氨酸拉链螺旋的融合以及螺旋间强大的非共价连接形成的二聚作用实现了目标蛋白质的有效固定。这种专门设计的多肽支架能实现将蛋白质更为灵活地固定在芯片上，以便于研究人员从事蛋白质功能的研究。这种设计是蛋白质芯片制造技术上的一个重要进展，并且将会为人类研究蛋白质注入新的活力。（生物通记者杨淑娟）