蛋白質(zhì)組學(xué)和生物標(biāo)志物篩選

什么是生物標(biāo)志物？

生物標(biāo)志物是可以標(biāo)記系統(tǒng)、器官、組織、細(xì)胞和亞細(xì)胞的結(jié)構(gòu)或功能發(fā)生變化或可能發(fā)生變化的生化指標(biāo)，如DNA、RNA、蛋白質(zhì)、酶、脂類、聚糖、代謝物等。用作研究的生物標(biāo)志物。

生物標(biāo)志物可用于疾病的早期診斷和治療效果的監(jiān)測以及治療藥物靶點的發(fā)現(xiàn)。它們還可用于闡明各種污染物的作用機制，并確定各種污染物與生物體之間發(fā)生的相互作用。此外，生物標(biāo)志物可用于流行病學(xué)或毒理學(xué)研究，以確定生物體是否已暴露于某些環(huán)境因素。篩選有用的生物標(biāo)志物不僅對疾病的診斷和治療具有重要意義，還可以與生態(tài)效應(yīng)聯(lián)系起來，為環(huán)境問題制定研究解決方案。

以前，通常用于篩選生物標(biāo)志物的方法是基因組學(xué)。隨著人類基因組測序的完成，人們發(fā)現(xiàn)基因以復(fù)雜的方式表達(dá)，基因組學(xué)無法回答許多關(guān)于生命活動的人類問題，而蛋白質(zhì)是基因功能的實現(xiàn)者，了解蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)、定位和蛋白質(zhì)相互作用，以及蛋白質(zhì)功能對于理解生命現(xiàn)象的本質(zhì)更為有益。

篩選生物標(biāo)志物的常用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)

質(zhì)譜 (MS)

質(zhì)譜是一種測量離子荷質(zhì)比的分析方法。其基本原理是將離子源中的樣品成分電離，以產(chǎn)生具有不同荷質(zhì)比的帶正電離子。由加速電場形成的離子束進入質(zhì)量分析器。 MS 是一種重要的核心蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)，用于對蛋白質(zhì)或肽進行高靈敏度和高通量鑒定以及轉(zhuǎn)錄后修飾。最常用的質(zhì)譜技術(shù)包括：基質(zhì)輔助激光解吸電離飛行時間質(zhì)譜（MALDI-TOF-MS）、表面增強激光解吸電離飛行時間質(zhì)譜（SELDI-TOF-MS）、串聯(lián)質(zhì)譜（MS/MS）等近年來，隨著新一代質(zhì)量分析儀和四極桿飛行時間串聯(lián)質(zhì)譜（QQ-TOF）等復(fù)雜的多級儀器的出現(xiàn)，質(zhì)譜技術(shù)發(fā)生了翻天覆地的變化。和飛行時間串聯(lián)質(zhì)譜（TOF-TOF）。

蛋白質(zhì)微陣列

蛋白質(zhì)微陣列是其中蛋白質(zhì)如抗原、抗體、小肽、受體和配體、蛋白質(zhì)-DNA和蛋白質(zhì)-RNA復(fù)合物依次固定在各種載體如滴定板和載玻片上的微陣列。然后，用特定熒光或其他成分標(biāo)記的蛋白質(zhì)與芯片相互作用，洗去與芯片上蛋白質(zhì)不互補結(jié)合的成分。然后使用熒光掃描儀或激光共焦掃描測量芯片上每個點的熒光強度。通過熒光強度分析蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用，從而確定各種蛋白質(zhì)。

蛋白質(zhì)微陣列可分為蛋白質(zhì)檢測微陣列和蛋白質(zhì)功能微陣列。蛋白質(zhì)檢測微陣列將具有高親和力和特異性的探針分子（例如單克隆抗體）固定在基質(zhì)上，以識別復(fù)雜生物樣品中的目標(biāo)蛋白質(zhì)/肽。蛋白質(zhì)功能微陣列在陣列上包含完整的功能性蛋白質(zhì)/結(jié)構(gòu)域，允許研究蛋白質(zhì)的特定異構(gòu)體或整個蛋白質(zhì)組的生化活性。