新型生物芯片固定化技术的研究与应用

The last 20 years has witnessed tremendous development in microarray technology. Microarray can be employed to screen virtually any type of molecules, including DNA, small molecules, proteins and even live cells and tissue. Recently microarray technology has found extensive applications in many fields such as medicine, pharmaceutical science, food science and forensic science. Immobilization technology plays a critical role in the successful preparation of biochip. The physical and chemical properties of the solid support surface affect the immobilization rate dramatically. Herein we seek to develop a fast, highly efficient and chemoselective method to immobilize biomolecules site specifically onto array. We plan to synthesize a focused phosphopeptide library, whose sequence is based on Src kinase. We will immobilize these peptides onto array and study their dephosphorylation activity against various protein tyrosine phosphatases(PTPs). This approach can potentially serve as a useful tool to discover new PTP substrate and provide useful information for inhibitor design. Lastly we want to apply this approach to immobilize proteins onto array. Through the combination of organic synthesis and molecular biology approach, we will generate a full length Src protein via semisynthesis strategy. Following that, we will immobilize this protein-based substrate onto array and study its substrate selectivity against various PTPs. This approach has significant scientific potential. It could lead to the discovery of new PTPs acting on Src kinase and provide comprehensive insight for elucidating the signalling transduction mechanism.

近二十年来，芯片技术取得了长足的发展，生物芯片的触角延伸至许多领域，如医学、药物学、食品学、司法鉴定学等，生物芯片技术为这些领域带来了巨大的创新机制与生命力。生物芯片的成功制备在很大程度上取决于芯片的固定化技术，我们致力于开发一项快速、高效且具备化学选择性的新型生物芯片固定技术。根据研究方案，我们将把Src蛋白来源的磷酸化多肽固定在载体表面，并研究不同酪氨酸磷酸酶对这些多肽底物的去磷酸化能力，这一研究将为探索酪氨酸磷酸酶对Src来源的多肽底物选择性和酪氨酸磷酸酶抑制剂的设计提供重要信息。另一方面，我们将把这一技术应用于蛋白质在芯片上的固定。我们将通过化学合成及分子生物学的手段实现Src蛋白的半合成，再将蛋白固定在芯片上，研究不同酪氨酸磷酸酶对蛋白底物的去磷酸化功能。通过该项研究，我们将能够发现新的酪氨酸磷酸酶对Src蛋白活性的调控机制，为揭示细胞信号传导提供关键信息。

生物芯片是一门新兴的科学领域，具有广阔的发展前景，生物芯片技术为许多领域带来创新机制与生命力。生物芯片的制备在很大程度上取决于芯片的固定化技术，在本项研究中，我们成功发展了一项基于1,2,4,5四嗪与反式环辛烯环加成反应的新型生物芯片固定化技术，这项固定化技术拥有快速、高效且具备化学选择性的显著特点。在该项研究中，我们亦发展了将四嗪引入小分子、多肽及蛋白的化学合成方法。芯片实验表明，该固定化反应非常迅速和高效，可在数分钟内完成，该项技术也具有普适性，可用于小分子、多肽及蛋白在芯片上的固定化。在此基础上我们制备了多肽芯片，用于不同蛋白的表征，其芯片实验结果显示多肽与蛋白的相互作用具有良好的特异性，这一研究成果可以推广到其它蛋白的底物特异性研究。此外，我们也通过化学合成及分子生物学的手段实现含四嗪的EGFP蛋白的半合成，再将蛋白固定在芯片上，实验显示该固定方法具有高度的专一性。鉴于该项技术的优点，我们预计这项固定化方法在芯片领域有着广阔的研究前景和应用价值。