2 蛋白质芯片在基础研究方面的应用
Thulasiraman et al,比较鼠疫耶尔森菌(yersinia pestis)的两种生理状态下的蛋白质全貌.鼠疫耶尔森菌有两个中间宿主中:一种为虱类,另一种为噬齿类.鼠疫耶尔森菌可以在两种温度下26 ℃和37 ℃表达不同的蛋白质,通过比较两种生理状态细胞溶解物,利用静态金属吸附捕获,强化阳离子交换芯片(SAX-2),鉴定出在37 ℃温度下存在而26 ℃生理状态下所没有的分子量为14.9 KDa和78.8 KDa的两个蛋白质.14.9 KDa的蛋白质被鉴定为抗原-4,78.8 Kda的蛋白质为Catalase/peroxidase KatY蛋白质[29] .
Collins et al [30] 在体外,用SELDI-TOF证实结核杆菌中上WhiB3编码蛋白和Rpor编码蛋白相互作用.他们将WhiB3(his)和带有369-528氨基酸片段的RpoV基因,在大肠杆菌中过表达纯化.然后,分别用疏水表面H4芯片和IMAC-3静态金属离子的芯片与其结合.由于WhiB带有组氨酸作用位点,因而可以与带Ni2+离子的IMAC-3强烈结合,而不与H4芯片结合.带有396-528氨基酸的GST-RporV则与H4芯片结合.通过反相色谱化结合对照组表明GST-RporV与IMAC-3结合不具有显著性意义.然后把WhiB3固定在IMAC芯片上,分别用纯化的GST-RpoV、GST和伴清蛋白与WhiB3(his)作用.在质谱图中发现有GST-RpoV,从而证实WhiB3与RpoV之间有相互作用.
Adilakshmi最近报道,用ProteinChipâarray系统,通过生物素标记的全长度的S25 mRNA作为芯片探针,来证实SELDI-TOF-MS鉴定出在肝瘤细胞处于氨基酸饥饿状态调节核糖体S25 mRNA的两种新蛋白质.在对照组中,则不见表达.已往的实验证实,肝瘤细胞处于饥饿状态时,则p53蛋白与S25 mRNA结合,在持续饥饿状态下,S25 mRNA则从核内运输到胞质中,从而诱导细胞调亡.鉴定出的两个蛋白质分别La(RNA-binding phosproprotein antigen,RNA结合磷蛋白抗原)43 537 Da和MTF-1(zinc finger metal response element-binding trarscription factor,锌指金属反应成分结合转录因子)72 830 Da.MTF-1还未见报道,其作用机制还需进一步研究[31,32] .
Amaar与其同事发现29 KDa的胰岛素样生长因子结合蛋白质-5(Insulin-like grow binding protein,IGFBP),是一个重要的骨成形调节因子,其本身也是一种不依赖胰岛素样生长因子(insulin-like growth factor,IGF)的生长因子.而IGFBP-5有一段核内定位序列,因而推测他可能可以进入核内,并与核蛋白结合从而影响骨成形基因的转录.用IGFBP-5作为诱饵蛋白通过酵母双杂交观测与U2人骨肉瘤cDNA文库反应.结果发现与FHL2有相互作用,FHL2含有4个半LIM结构域.把FHL2固定在蛋白质芯片上,加上IGFBP3-6四个蛋白和对照组作用一段时间后,用缓冲液洗去.通过SELDI-TOF-MS分析,发现只有IGFBP-5组中出现一个质量28 732.6+H的峰,而其他组则没有出现.证实IGFBP-5确实和FHL2作用从而调节骨的形成[33] .
3 蛋白质芯片在临床方面的应用
Christophe et al最近用含有铜离子的IMAC-3芯片鉴定出一个约16 570 Da的蛋白质.该蛋白质在胰腺癌患者的胰液中检出率为67 %,在其他类胰脏病中的检出率为17 %.用ProteinChip免疫鉴定该蛋白质是从急性胰腺炎和肝细胞癌患者的胰泡中释放出的一种称为HIP/PAP-I(hepatocarcinoma-intestine-pancreas/pancreatitis-associated-protein I)的蛋白质.HIP/PAP-I水平在胰腺癌患者的胰液和血清中含量与对照组相比,二者都具有极显著性意义.但是,胰腺癌患者胰液中的HIP/PAP-I水平比血清中的大1 000倍,与对照组相比,胰液中HIP/PAP-I的含量[患者组(143.75±235.52) mg/ml,对照组(6.04±7.59) mg/ml]远大于血清中的含量[患者组(99.96±140.66) ng/ml,对照组(35.25±28.44) ng/ml].由此,可以根据患者胰液中HIP/PAP-I的含量来帮助鉴定是否患上致死率很高的胰腺癌[34] .
Wright et al通过研究前列腺患者的组织提取液,寻找已知的前列腺特异抗原(PSA),前列腺酸性磷酸酶(prostatic acid phosphotase),前列腺特异膜抗原(PMSA)和前列腺特异肽.所使用的方法:从使用LCM(laser capture microdissection)方法获得的前列腺患者的细胞和体液中,发现了前列腺癌中上调两个分别为33 KDa和18 KDa的蛋白质[35-49] .尽管没有发现单一蛋白质来区别前列腺癌患者和对照组,但却发现一组蛋白质的峰值与健康老年男性群体不同.而有报道发现一个50.8 KDa的蛋白质存在于所检查的全部患者的血清和尿液中.这可能是50.8 KDa蛋白质是由33 KDa和18 KDa的两个亚基构成的蛋白质,或者是两个单独的蛋白质由于芯片上的探针同时捕获了这两个蛋白质,这还需要进一步研究证实[29,35] .
有人发现了在乳腺癌细胞中存在28.3 KDa特异蛋白质,由此设计出NMP66试剂盒,用其对可疑患者进行检测,结果在乳腺癌早期诊断中及晚期转移性乳腺癌的诊断上特异性达到100 %,在排除非恶性肿瘤个体的特异性达到96 %,远高于当前临床上目前应用的检测手段[50-52] .