第1章 蛋白质微阵列的原理 1
1.1 引言 1
1.2 蛋白质基础知识 2
1.3 实验要求 5
1.4 蛋白质微阵列的应用 8
1.4.1 表达谱分析 8
1.4.2 蛋白质间相互作用 8
1.4.3 药物 8
1.4.4 诊断 9
1.5 蛋白质微阵列的未来 9
致谢 10
参考文献 10
第2章 蛋白质微阵列的制作及检测新策略 13
2.1 引言 13
2.2 固定策略 14
2.2.1 生物素-亲和素标记系统 14
2.2.2 体外蛋白质生物素化 14
2.2.3 基于PCR的细胞外蛋白质生物素化 26
2.2.4 细胞内蛋白质生物素化 26
2.2.5 由N末端半胱氨酸固定蛋白质 27
2.3 检测对策 30
2.3.1 结构依赖探针用于蛋白质活性的检测 31
2.3.2 抑制剂结构依赖探针的应用 31
2.3.3 用荧光底物作蛋白质活性图（分析酶底物谱） 37
2.3.4 微阵列的装配 39
2.3.5 用荧光小分子微阵列评估酶活性 40
2.4 结论 42
致谢 42
参考文献 42
第3章 蛋白质微阵列的操作指导：检测系统、方法学及其演变 45
3.1 引言 45
3.2 常规蛋白质检测 45
3.3 商业化的抗体微阵列 46
3.4 如何制作和使用抗体微阵列 49
3.4.1 原材料 49
3.4.2 基片制备 51
3.4.3 点样 51
3.4.4 结合反应 52
3.4.5 扫描 52
3.5 蛋白质微阵列的亲和性试剂 54
3.6 亲和性蛋白质微阵列分析法的高级技术（Barry's竞争性检测） 55
3.7 肽组学 56
3.8 结论 58
参考文献 59
第4章 蛋白质-糖类相互作用的高通量分析微阵列 60
4.1 引言：糖类微阵列的重要性 60
4.2 各种糖类微阵列类型的分析 61
4.2.1 糖类微阵列的原位合成 61
4.2.2 糖类微阵列的共价结合 63
4.2.3 吸附微阵列 63
4.3 吸附微阵列：MaxiSorp的研究 65
4.4 用于噬菌体展示抗体筛选的MaxiSorp糖类微阵列 68
4.5 结论和前景 71
参考文献 71
第5章 蛋白质微阵列：原理和限制 73
5.1 引言 73
5.2 为什么微阵列要做得小些？ 74
5.2.1 小芯片的结合反应更快 75
5.2.2 减少探针溶液的损耗 75
5.2.3 小芯片对测定技术可作较大的选择 75
5.2.4 同位素方法的安全性 76
5.2.5 节省材料 76
5.2.6 在应用电泳检测法时小型微阵列可以快速进行热交换 76
5.2.7 小型微阵列可使整个芯片表面维持稳定的力 76
5.3 微阵列的生产技术 77
5.3.1 原位合成 77
5.3.2 点样技术 77
5.3.3 微针点样及其他技术 79
5.3.4 喷墨法 80
5.3.5 近距离电喷点样 80
5.3.6 远距离电喷点样 80
5.3.7 微接触打印点样法 82
5.3.8 光控蛋白结合法 82
5.4 蛋白质在微阵列上的固定 83
5.4.1 分析物的进入途径 84
5.4.2 固定蛋白的表面浓度 84
5.4.3 蛋白质与基片表面的共价连接 85
5.4.4 非特异性结合 85
5.5 微阵列生产中蛋白质功能的保护 86
5.5.1 蛋白质结构的保护 86
5.5.2 蛋白质功能的保护 86
5.5.3 干蛋白质斑点的固定 87
5.5.4 固定过程的保护 89
5.5.5 蛋白质芯片的储存 89
5.6 微阵列试验的物理学限制因素 90
5.6.1 反应动力学 90
5.6.2 亲和性的限制 91
5.6.3 本底 92
5.7 主动微阵列试验方法 92
5.7.1 主动洗涤以降低背景和提高检测灵敏度 93
5.8 测定方法 93
5.8.1 荧光技术 94
5.8.2 作为标记物的功能性磁珠 97
5.8.3 SPR及其相关技术 97
5.8.4 扫描探针显微术 98
5.8.5 质谱分析 99
5.9 结论 101
参考文献 101
第6章 蛋白质结构域微阵列在系统蛋白质组学研究中的应用 107
6.1 引言 107
6.2 蛋白质结构域 109
6.3 制备蛋白质结构域微阵列 110
6.3.1 结构域克隆与重组蛋白纯化 110
6.3.2 蛋白质结构域微阵列点样 110
6.3.3 蛋白质结构域微阵列的实际应用 112
6.3.4 肽模序与固相蛋白质结构域特异性结合 112
6.3.5 全细胞溶解物中单一蛋白结合谱检测 114
6.4 蛋白质结构域微阵列的应用前景 116
6.4.1 用全蛋白质组作为探针 116
6.4.2 翻译后修饰的详细分析 116
致谢 116
参考文献 117
第7章 应用重组蛋白质组文库进行微阵列比色分析在类风湿关节炎中的应用 119
7.1 引言 119
7.2 样本准备 122
7.3 基片 123
7.4 点样系统 124
7.5 校准标志物和串联空白 125
7.6 微阵列处理 125
7.7 扫描与定量 127
7.8 数据分析 128
7.9 结论与展望 132
致谢 133
参考文献 133
附录：MMI自身抗体试验方案 135
第8章 开发蛋白质微阵列的学术和商业问题 137
8.1 引言 137
8.2 制备 141
8.2.1 抗体 141
8.2.2 类抗体蛋白质 141
8.2.3 单链寡核苷酸（适体） 142
8.2.4 分子印迹聚合物 143
8.2.5 合成肽 143
8.3 蛋白质的大量生产 144
8.3.1 重组生物体 144
8.3.2 无细胞蛋白质表达 144
8.4 固定 145
8.4.1 简单随机吸附 145
8.4.2 蛋白质表面基团的修饰 145
8.4.3 水凝胶和其他表面包被物 146
8.4.4 蛋白质交联 146
8.4.5 定向固定化 146
8.4.6 蛋白质A、蛋白质G和蛋白质L 146
8.4.7 链霉亲和素 146
8.4.8 糖组分 147
8.4.9 氮川三乙酸 147
8.4.10 核酸 147
8.5 检测 148
8.5.1 激光扫描 148
8.5.2 酶联免疫吸附分析 148
8.5.3 磷光成像 148
8.5.4 原子力显微成像技术 149
8.5.5 纳米粒子 149
8.5.6 循环扩增 149
8.6 应用 149
8.6.1 蛋白质表达图谱 149
8.6.2 疾病标志 150
8.6.3 人类肿瘤 150
8.6.4 癌细胞表型 151
8.6.5 细胞因子 151
8.6.6 感染性疾病 151
8.6.7 过敏症 151
8.6.8 自身免疫性疾病 152
8.7 蛋白质相互作用的探讨 152
8.7.1 蛋白酶 152
8.7.2 蛋白激酶 152
8.7.3 功能域微阵列 153
8.7.4 药物开发 153
8.8 结论 154
参考文献 155
第9章 应用ArrayTubeTM抗体微阵列分析蛋白质及蛋白质的修饰 159
9.1 引言 159
9.2 ArrayTubeTM系统 160
9.2.1 抗体打印点样 160
9.2.2 蛋白质制备 161
9.2.3 细胞蛋白的生物素标记 161
9.2.4 蛋白质提取物与ArrayTubeTM抗体微阵列的反应 162
9.2.5 银染色 162
9.3 数据分析 163
9.3.1 蛋白质磷酸化分析 163
9.4 结论 165
致谢 166
参考文献 166
附录 167
附录A：蛋白质提取物制备 167
附录B：生物素标记 167
附录C：与Array TubeTM抗体微阵列进行反应 167
附录D：银染色 168
附录E：缓冲液和试剂 168
第10章 非接触式点样法在蛋白质微阵列中的应用 169
10.1 引言 169
10.2 非接触式点样 171
10.2.1 基片表面与点样针尖的相互作用 172
10.2.2 点样速度 172
10.2.3 微阵列点样模式的灵活性 173
10.2.4 微滴体积 173
10.3 非接触式点样技术的现状 174
10.3.1 压电 174
10.3.2 螺线管 174
10.3.3 混合螺线管 176
10.3.4 TopSpot点样系统 178
10.4 工艺方面的考虑 180
10.4.1 液滴与喷嘴的相互作用 180
10.4.2 气泡 180
10.4.3 静电 181
10.4.4 吸液稀释 181
10.4.5 几何排列问题 182
10.4.6 喷嘴清洗与调试 182
10.4.7 图像观察 182
10.5 总结 182
10.5.1 研究与开发 182
10.5.2 生产 183
10.5.3 商业应用 183
10.6 展望 184
致谢 184
参考文献 184
第11章 BioLPTM：高速、高效蛋白质打印点样 186
11.1 引言 186
11.2 设备和初期非生物材料的初步研究 188
11.3 生物激光印迹技术进行蛋白质印迹 190
11.3.1 转移液体的原理 190
11.3.2 平板表面和微孔内的点样 191
11.3.3 蛋白质点样点直径和体积的测量 192
11.3.4 蛋白质信号的检测 194
11.4 结论 195
致谢 195
参考文献 195
第12章 蛋白质微阵列表达谱平台的捕获剂：生物芯片中的“生物” 197
12.1 引言 197
12.2 每个探针蛋白质所需的抗体数量和种类 198
12.3 蛋白质结合剂的类型 202
12.3.1 常用的单克隆抗体和多克隆抗体 202
12.3.2 重组抗体文库的体外筛选 204
12.3.3 人工合成的蛋白质结合剂 207
12.4 结合剂的筛选和确证 208
12.5 抗原制备 210
12.6 基于选择性抗体的蛋白质发现 212
12.7 结论 213
致谢 213
参考文献 214
第13章 蛋白质芯片在过敏原特异性抗体谱系分析中的应用 217
13.1 引言 217
13.1.1 蛋白质微阵列的发展 218
13.1.2 检测的进展 219
13.1.3 蛋白质微阵列IgE抗体谱在过敏原诊断中的应用 220
13.2 结果 220
13.2.1 微阵列与UniCAP？检测IgE的相关性 222
13.2.2 微阵列IgE测定的线性关系和检测范围 226
13.2.3 过敏原特异性IgG谱系 226
13.3 讨论 227
13.3.1 蛋白质微阵列进展 227
13.3.2 要克服的技术难点 228
13.4 未来发展 229
13.5 材料和方法 231
13.5.1 生产重组过敏原玻璃微阵列 231
13.5.2 过敏原微阵列分析 231
13.5.3 微阵列IgE检测结果的分析 232
13.5.4 荧光图像的获取及原始数据的产生 233
13.5.5 数据转化方法 233
13.5.6 总的质量控制 234
13.5.7 单个位点的质量控制 235
13.5.8 过敏原样品重复的质量控制 236
13.6 检测报告 236
13.6.1 过敏原特异性荧光强度临界值的确定 236
13.6.2 计算IgE水平及RAST分级 237
致谢 237
参考文献 237
第14章 蛋白质微阵列的固相支持及相关设备 240
14.1 引言 240
14.2 受体-配体反应的物理化学性质 241
14.2.1 周围分析物理论 241
14.3 固体支持物、扩散限制以及反应动力学 244
14.4 蛋白质吸附和多分析物检测的灵敏度 246
14.5 基片材料及其设计：应用和实践 247
14.5.1 过滤膜和微孔板 247
14.5.2 蛋白质微阵列芯片 248
14.5.3 凝胶固定化合物的微阵列 248
14.5.4 纳米池微阵列 249
14.5.5 显微玻片微阵列 249
14.5.6 颗粒微阵列 249
14.5.7 Zeptosens蛋白质微阵列系统 250
14.5.8 质谱分析用的纳米瓶阵列 250
14.5.9 Ciphergen公司的ProteinChip？技术 251
14.5.10 微阵列上天然蛋白的固定 251
14.6 表面化学和交联 251
14.6.1 总的考虑 251
14.7 表面处理与包被 253
14.7.1 PLL 253
14.7.2 硅烷化表面 254
14.7.3 低分子量交联剂 255
14.7.4 蛋白质包被的表面［牛血清白蛋白，亲和素，链霉亲和素］ 256
14.7.5 进行表面处理的优点 256
14.8 嫁接表面的包被和单层化 258
14.8.1 PEG化（Pegylated）的表面 258
14.8.2 自组装单分子层 259
14.8.3 膜蛋白的表面载体 260
14.9 三维表面 260
14.9.1 凝胶表面 260
14.9.2 滤膜包被 261
14.9.3 多聚体包被 261
14.10 亲和标签用于蛋白质固定 262
14.10.1 精氨酸标签 263
14.10.2 组氨酸标签 263
14.10.3 S标签 264
14.10.4 钙调素结合多肽 264
14.10.5 PROfusionTM技术 265
14.10.6 固定在链霉亲和素和亲和素表面 265
14.10.7 全蛋白融合体 266
14.11 结论 267
参考文献 268
第15章 蛋白质微阵列在生物传感器中的应用 277
15.1 传感器和生物传感器简介 277
15.2 单分析物生物传感器 278
15.2.1 历史 279
15.2.2 免疫传感器 280
15.3 多分析物生物传感器 282
15.3.1 单变量阵列与多变量阵列 282
15.3.2 多分析物和生物传感器的微阵列技术 284
15.4 蛋白质微阵列在生物传感器中的应用 285
15.4.1 生物传感器的再利用 289
15.4.2 反应物的稳定性 291
15.5 结论 291
参考文献 292
第16章 蛋白质微阵列技术和纳米阵列技术 295
16.1 引言 295
16.2 蛋白质微阵列制备技术 296
16.2.1 光化学方法 296
16.2.2 接触式打印点样 298
16.2.3 非接触式打印点样 302
16.2.4 激光书写打印点样 304
16.3 基片和表面化学处理 307
16.3.1 基片材料 307
16.3.2 表面化学处理 308
16.4 标记与检测 310
16.4.1 标记检测 311
16.4.2 非标记检测 311
16.5 蛋白质点形成的微流体技术 315
16.5.1 表面性质 316
16.5.2 几何设计 317
16.5.3 液体的性质 318
16.6 蛋白质微阵列的应用 318
16.6.1 分析型蛋白质微阵列 319
16.6.2 功能型蛋白质微阵列 320
16.6.3 蛋白质的高通量生产 320
16.6.4 功能型蛋白质微阵列的应用 320
16.6.5 多肽阵列 321
16.7 结论 322
参考文献 322
第17章 百万-密度级纳米阵列：新颖的抗体微阵列的挑战 328
17.1 引言 328
17.2 目标抗体要求 329
17.3 蛋白质组学全面分析 334
17.4 百万-密度级纳米阵列 335
17.4.1 SinFabs在纳米阵列中的印迹 336
17.4.2 纳米阵列上的抗原-抗体结合 337
17.4.3 纳米阵列上的蛋白质组点样和分析 338
17.5 结论 339
致谢 339
参考文献 339
第18章 INFINITITM系统：一种自动化多重蛋白质微阵列平台 342
18.1 引言 342
18.2 蛋白质微阵列 343
18.2.1 优点 343
18.2.2 挑战 343
18.3 抗体微阵列 344
18.3.1 INFINITITM系统 345
18.3.2 BioFilmChipTM微阵列 345
18.3.3 INFINITITM分析仪 347
18.3.4 IntellipacTM试剂管理模块 347
18.3.5 操作 347
18.3.6 检测系统 347
18.4 INFINITITM系统分析细胞因子 348
18.5 材料和方法 349
18.5.1 抗体准备 349
18.5.2 蛋白质微阵列 349
18.5.3 IL-2夹心法测定荧光信号反应 349
18.5.4 IL-2夹心法检测的特异性研究 350
18.5.5 IL-2、IL-4和IFN-γ多重夹心法 350
18.6 结果和讨论 352
18.7 结论 353
致谢 353
参考文献 353
第19章 分析动物及人类抗体反应的蛋白质微阵列技术 355
19.1 引言 355
19.2 蛋白质的翻译后修饰与免疫系统 356
19.3 自身免疫疾病B细胞和T细胞反应的协调性 357
19.4 自身抗体谱：潜在的应用 358
19.5 多重免疫测定简史 358
19.5.1 用于抗体谱分析的蛋白质抗原微阵列技术 359
19.5.2 发现新抗原的微阵列技术 363
19.6 结论 363
致谢 364
参考文献 364
第20章 G蛋白偶联受体微阵列——新药研发的得力工具 367
20.1 引言 367
20.2 膜蛋白微阵列的基本技术 368
20.3 膜蛋白微阵列的表面处理 369
20.4 膜蛋白微阵列的制作 370
20.5 利用GPCR微阵列进行“初步筛选”检测 370
20.6 利用GPCR微阵列进行“二次筛选”检测 373
20.7 结论 374
致谢 374
参考文献 375
第21章 在蛋白质组水平分析病原微生物的免疫应答 377
21.1 引言 377
21.2 蛋白质微阵列技术 379
21.3 用于分析抗体反应性的蛋白质芯片 380
21.4 在全蛋白质组水平分析对微生物的免疫应答：机遇和挑战 382
21.5 当前的应用和未来发展的方向 386
21.6 结论 387
参考文献 387
第22章 蛋白质微阵列技术在药物学研究领域的发展 389
22.1 蛋白质组学和蛋白质的多样性 389
22.2 蛋白质组研究的方法概要 390
22.3 蛋白质微阵列用于药物研发和质量控制 391
22.4 生物成分的来源 392
22.5 构建表达克隆 392
22.6 是否需要标签 394
22.7 重组蛋白表达 394
22.8 蛋白质的纯化与固化 396
22.9 用MS分析蛋白质微阵列 397
22.10 药物靶多态变异体微阵列 404
22.11 应用于糖蛋白指纹的凝集素微阵列 405
22.12 U-c指纹技术 406
22.13 讨论 407
参考文献 409
第23章 功能性蛋白质微阵列的发展和应用 411
23.1 引言 411
23.2 工序总览 412
23.3 工作流程 413
23.4 第一部分：克隆 414
23.5 第二部分：蛋白质表达 419
23.6 第三部分：蛋白质纯化 421
23.7 第四部分：蛋白质微阵列生产 422
23.8 第五部分：功能性蛋白质微阵列的应用 423
23.8.1 蛋白质-蛋白质相互作用 423
23.8.2 蛋白质与小分子相互作用 425
23.9 酶活性测定 426
23.9.1 其他用途 426
23.9.2 未来应用 427
参考文献 428
第24章 用于蛋白质微阵列的工具 430
24.1 建立蛋白质微阵列平台 430
24.2 基础的建立：来自于DNA微阵列的经验 430
24.3 对商业化的简短说明 431
24.4 DNA与蛋白质 432
24.5 蛋白质微阵列表面化学的方法学 432
24.6 研究实例：遵循规则 434
24.7 表面化学、样品以及试剂的稳定性 436
24.8 将蛋白质打印到微阵列 436
24.8.1 亲蛋白质特性 438
24.8.2 微打点的针、板和样品储存 438
24.8.3 样品分布和表面的关系 439
24.9 打印点样缓冲液 439
24.9.1 遵循规则 441
24.10 SpotBot？适用于蛋白质微阵列的机器人 441
24.11 蛋白质微阵列的检测 442
24.11.1 SpotWareTM工作原理 443
24.12 图像的采集 445
24.13 原始数据的验证 446
致谢 448
参考文献 449
索引 450