蛋白質(zhì)組分離技術(shù)之雙向電泳技術(shù)

蛋白質(zhì)雙向電泳（2-DE）技術(shù)是經(jīng)典的蛋白質(zhì)分離技術(shù)，包含在蛋白質(zhì)組學(xué)服務(wù)中。該項(xiàng)技術(shù)可以基于蛋白質(zhì)的2種不同特性即帶電荷和分子質(zhì)量來分離蛋白，廣泛用于生物學(xué)研究的各個方面。在新藥研發(fā)領(lǐng)域，利用雙向電泳技術(shù)可以篩選乳腺癌相關(guān)抗原及尋找藥物靶點(diǎn)和分析血清等研究。 1、蛋白質(zhì)雙向電泳技術(shù)分離蛋白質(zhì)的原理

蛋白質(zhì)組分析的首要要求是要將來自全細(xì)胞、組織或生物體中所包含的多達(dá)幾十種混合蛋白質(zhì)進(jìn)行分離、檢測和分析。2-DE技術(shù)是大多數(shù)蛋白質(zhì)組研究中分離復(fù)雜蛋白質(zhì)混合物的首選技術(shù)。蛋白質(zhì)分離技術(shù)是蛋白質(zhì)組學(xué)研究的技術(shù)之一，蛋白質(zhì)組學(xué)服務(wù)是一項(xiàng)以蛋白質(zhì)組為研究對象的服務(wù)，可以從蛋白質(zhì)組的水平進(jìn)一步認(rèn)識生命活動的機(jī)理和疾病發(fā)生的分子機(jī)制。遠(yuǎn)慕生物的蛋白質(zhì)組學(xué)服務(wù)整合了生物化學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)與質(zhì)譜等多項(xiàng)技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)蛋白鑒定、差異蛋白定量分析、復(fù)合物分離、蛋白翻譯后修飾（如：磷酸化、糖基化、泛素化等）的解析及蛋白質(zhì)組信息學(xué)分析。

雙向電泳技術(shù)分離蛋白質(zhì)的原理是：首先基于蛋白質(zhì)固有電荷，通過等電聚焦（IEF）進(jìn)行第一向分離，然后根據(jù)蛋白的分子質(zhì)量，在第二向中通過SDS-PAGE進(jìn)行蛋白分離。使用這兩種不同的分離技術(shù)的結(jié)果是增高了對蛋白質(zhì)的分辨率。蛋白質(zhì)雙向電泳技術(shù)具有分辨率高、蛋白質(zhì)在凝膠中被保護(hù)、對樣品要求比層析分離技術(shù)低等優(yōu)勢。

2、蛋白質(zhì)雙向電泳技術(shù)可以進(jìn)行藥物靶蛋白篩選

根據(jù)人類基因組學(xué)研究的估計(jì)，人體內(nèi)可能的藥物作用靶點(diǎn)蛋白約有5000~10000個，更多的藥物靶點(diǎn)有待于進(jìn)一步的挖掘，尋找新的藥物靶點(diǎn)蛋白是藥物研發(fā)中的重要環(huán)節(jié)。新靶點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)可以為藥物篩選提供突破口，為先導(dǎo)化合物發(fā)現(xiàn)和先導(dǎo)化合物優(yōu)化提供重要的理論依據(jù)。

有研究者基于一種不需要改變候選藥物結(jié)構(gòu)的方法來進(jìn)行藥物靶蛋白的尋找。利用藥物與靶點(diǎn)結(jié)合時(shí)可能產(chǎn)生的熱穩(wěn)定性的變化，通過熒光差異雙向電泳實(shí)驗(yàn)，在凝膠圖中尋找差異點(diǎn)。研究者使用甲氨蝶呤與HEK293T細(xì)胞孵育后不同溫度處理的蛋白，利用雙向電泳分離，找到了與文獻(xiàn)中的位置相同的蛋白差異點(diǎn)，驗(yàn)證了方法的可行性。利用這種方法尋找候選藥物wsh-7在GL261細(xì)胞中的可能作用靶點(diǎn)，并找到了wsh-7處理后熱穩(wěn)定性增加的差異點(diǎn)。研究者利用雙向電泳分析了多種牛血清，發(fā)現(xiàn)胎牛血清蛋白點(diǎn)數(shù)多于新生牛血清，進(jìn)口胎牛血清蛋白點(diǎn)數(shù)多于自產(chǎn)胎牛血清。

3、蛋白質(zhì)雙向電泳技術(shù)可篩選乳腺癌相關(guān)抗原

以2-DE為基礎(chǔ)的蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)，在闡明乳腺癌潛在的發(fā)生機(jī)制，尋找與診斷、治療、預(yù)后和耐藥等有關(guān)分子靶標(biāo)的研究中有著非常重要的地位。研究者提取乳腺癌T-47D細(xì)胞株總蛋白，采用雙向電泳技術(shù)進(jìn)行分離后轉(zhuǎn)膜，分別采用乳腺癌患者血清和對照血清作為一抗進(jìn)行Western blot分析，比較雜交蛋白點(diǎn)的差異，取差異蛋白點(diǎn)行液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜分析并通過數(shù)據(jù)庫查詢，鑒定抗原。

結(jié)果篩選出10個差異蛋白，取其中3個僅與乳腺患者血清反應(yīng)的蛋白行質(zhì)譜分析顯示，這3個蛋白分別為脯氨酰-4-羥化酶β亞基、人類真核翻譯延伸因子1γ、磷酸甘油酸變位酶1，成功鑒定了3個可能的乳腺癌相關(guān)抗原。

蛋白質(zhì)組學(xué)服務(wù)有助于幫助人們從分子水平揭開生命活性的本質(zhì)，隨著科學(xué)技術(shù)的改進(jìn)與提高，蛋白質(zhì)組學(xué)將進(jìn)一步發(fā)展，并在疾病的發(fā)病機(jī)制、診斷和治療等研究中發(fā)揮著重要的作用。