增加可從蛋白質(zhì)微陣列中提取的信息量

通過使用傅立葉變換紅外光譜(FTIR)，比利時(shí)布魯塞爾自由大學(xué)結(jié)構(gòu)生物學(xué)和生物信息學(xué)中心的研究人員可以大大增加從蛋白質(zhì)微陣列中提取的信息量。在當(dāng)前的生物醫(yī)學(xué)光譜學(xué)和成像問題的一份新報(bào)告中，他們展示了如何從不大于人類頭發(fā)直徑的蛋白質(zhì)斑點(diǎn)獲得高質(zhì)量的光譜。

蛋白質(zhì)微陣列的常見用途需要蛋白質(zhì)與其他化合物如治療藥物的結(jié)合。熒光分子附著在蛋白質(zhì)上，這樣如果與藥物發(fā)生結(jié)合，就會(huì)有來自結(jié)合對(duì)的光信號(hào)。然而，這些熒光蛋白的制備困難且昂貴，并且信息僅限于確定藥物是否結(jié)合。

紅外(IR)光譜可以探測物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)。不同波長的紅外光被分子中的不同化學(xué)鍵吸收，并且通過掃描一系列波長，可以測量鍵的種類。這些測量包括樣品中分子的指紋。此外，IR光譜不僅考慮了細(xì)胞分子的化學(xué)性質(zhì)，還考慮了它們的形狀。它們對(duì)蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)特別敏感。

研究人員使用商業(yè)工具制造微陣列，其中從溶液中沉積約100微微升的蛋白質(zhì)。得到的蛋白質(zhì)點(diǎn)直徑約為100微米。使用128x128焦平面陣列從陣列中的每個(gè)點(diǎn)收集全紅外光譜，得到16,384個(gè)完整光譜。對(duì)這些光譜進(jìn)行預(yù)處理以去除隨機(jī)噪聲并進(jìn)行背景校正。

為了測試該方法的靈敏度，制備濃度為10至0.1mg / ml的溶菌酶，白蛋白和血紅蛋白溶液并沉積在多個(gè)點(diǎn)中。單點(diǎn)提供來自典型蛋白質(zhì)白蛋白的結(jié)構(gòu)和濃度信息。

根據(jù)首席研究員Erik Goormaghtigh博士的說法，F(xiàn)TIR和微陣列技術(shù)的結(jié)合有三個(gè)主要優(yōu)勢。

無標(biāo)記檢測：標(biāo)記的蛋白質(zhì)可能不是商業(yè)上可獲得的或非常昂貴的。它還提高了質(zhì)量，因?yàn)闃?biāo)記程序經(jīng)常破壞部分蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。

蛋白質(zhì)的直接和絕對(duì)定量：紅外檢測可以量化樣品中結(jié)合蛋白的量。

蛋白質(zhì)的完整印記：紅外成像提供結(jié)合分子的完整振動(dòng)光譜，其包括化學(xué)反應(yīng)和蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的信息。

“這項(xiàng)研究的結(jié)果表明，可以從微量蛋白質(zhì)中獲得高質(zhì)量的光譜，即低于單層蛋白質(zhì)，”Goormaghtigh博士解釋說。“這很重要，因?yàn)樗_辟了使用紅外成像而不是熒光來檢測結(jié)合的方法。這項(xiàng)工作還表明，現(xiàn)在可以通過結(jié)合微陣列技術(shù)和紅外光譜成像技術(shù)進(jìn)行高通量蛋白質(zhì)分析。數(shù)百種蛋白質(zhì)可以在幾分鐘內(nèi)進(jìn)行定量分析。從蛋白質(zhì)生產(chǎn)/純化到微陣列分析的整個(gè)過程現(xiàn)在集成在一個(gè)名為Robotein的高通量機(jī)器人平臺(tái)中。“

“Goormagtigh及其同事的研究將進(jìn)一步提高FTIR光譜學(xué)在蛋白質(zhì)藥物和蛋白質(zhì)組學(xué)研究中的實(shí)用性。該方法將很好地補(bǔ)充和補(bǔ)充現(xiàn)有技術(shù)，用于蛋白質(zhì)表征，如CD，NMR和質(zhì)譜，”生物醫(yī)學(xué)光譜學(xué)和成像主編Parvez I. Haris博士，英國德蒙福特大學(xué)健康與生命科學(xué)學(xué)院。

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