下面圖 7.1 因為太複雜，以 1024 x 768 解析度觀覽較佳。
圖 7.1 蛋白質科技的範疇及相關學科
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1 蛋白質定量法 |
2 酵素活性測定法 |
3 電泳檢定法 |
4 分子量決定法 |
5, 6, 7 |
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6 免疫學工具的利用 7 蛋白質科技： 7.1 蛋白質科技的範疇 7.2 蛋白質的微量分離及檢定 7.2.1 微量分離技術 7.2.2 微量分析技術 7.3 蛋白質體研究 7.3.1 由 proteome 推出生物的代謝途徑 7.3.2 從 proteome 找出疾病病變蛋白質
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7 蛋白質科技︰ |
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分子生物學快速發展五十年後，對核酸的瞭解已經累積有相當的結果，由核酸所表現得到的蛋白質，也逐漸重新顯現其重要性。 新的蛋白質科技，除了加強其原有的純化與檢定能力之外，更深入探索蛋白質的分子構造，解讀其分子作用機制及細胞生理功能；不論在操作的技術方面，或者研究者的觀念及其探索目標，都有相當大的改變。 |
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7.1 蛋白質科技的範疇： |
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生物技術是利用生物體產生對人類醫學或農業有用的物質，其發展是循著 Central Dogma 主軸進行，而 Central Dogma 的最終產物就是蛋白質。因此，發展生物技術的兩大基石，一為以核酸為主幹的分子生物學，另一則為蛋白質科技。 |
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(1) 蛋白質科技的範疇很廣，但若以生物技術的角度來看，可以將其規劃成 基礎技術、構造與功能 及 蛋白質工程 等三部份，每一部份又各由兩類主要內容組成，圖 7.1 列出整個蛋白質科技的架構。 |
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(2) 圖 7.1 也列出台灣大學在 1999 年所開設的相關課程，分成講習及實驗兩種，有的已經開設，有的即將開課，有的正籌設中；其他學校應可以找到對等課程。 |
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(3) 這些課程可以連結起來，成為 純化→分析→功能→構造→修改→量產 的流程，組成有關蛋白質的整套科技。由基因重組或細胞培養技術所得到的蛋白質，可以在任一適當地點，插入本蛋白質流程。 |
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圖 7.1 蛋白質科技的範疇及相關學科 |
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7.2 蛋白質的微量分離及檢定： |
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雖然傳統的蛋白質分離純化技術，在初步分離或大量純化上仍然很重要，但對於少量樣本或基因群殖表現出來的蛋白質，則在純化策略的概念上有相當大的改變。通常不再拘泥於一步步的純化工作，不再處處講求活性回收及純化倍數；而以一種快速達成的流程，很快找到所要的蛋白質，取出少量均質蛋白後便進入微量定序的檢定工作，可馬上得知該蛋白質的身分。這種強迫取分策略，要靠以下數種微量分離及微量檢定系統的建立及發揮。 雖然策略改變，但蛋白質純化或分析的基本原理是不會改變的。 |
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微量分離技術 |
其基本理念是『只要看得到的，就拿得到』 (what you see, what your get)，通常是利用電泳或 HPLC 分離，收集所要的色帶或尖峰；下面列出幾個基本方法，圖 7.2 把這些方法以流程圖串連起來。 |
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部分幸運的樣本，在經過電泳及轉印後，即可得到乾淨的色帶，其上下均無干擾的色帶。則可在定位後切出所要的色帶，立即送去定序。 |
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(2) 二次元電泳 |
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(3) 膠體內水解 |
很不幸地，有許多蛋白質的 N-端被修飾，也就無法直接定序。若蛋白質量夠大，則可以在試管中進行去修飾的化學反應，但通常沒有足夠量的蛋白質。因此，可以在上述的兩種電泳膠片上，直接切出所要的色帶，在膠體中以蛋白脢進行水解；所得到的胜汰片段，再以 HPLC 分離後進行定序。 |
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(4) 微量分離系統 |
HPLC 或 FPLC 都適合做為微量分離工具，近來又有毛細管電泳或毛細管 LC；但通常在進行這些微量分離之前，都要先以傳統的分離方法進行部分純化。 |
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圖 7.2 蛋白質快速純化與微量分析流程圖 ■ 上圖放大 |
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微量分析技術 |
靠科技發展之賜，分析儀器的靈敏度越來越高，因此所需樣本的量也越來越少，在純化上可以減少很多麻煩；但因為靈敏度高，因此也比較容易受雜質干擾。常用的分析方法如下，通常都是極為昂貴的大型儀器。◆Applied Biosystem |
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(1) 蛋白質定序 |
還是以 Edman degradation 為基礎，但靈敏度可達 10-100 pmole，因此一個電泳的色帶已足夠定序。一般可定出十多個至四十個胺基酸的序列，此序列即可輸入電腦，以軟體如 PC/GENE 搜尋相似的蛋白質，以推定其身分。 |
■ 蛋白質的微量分析 |
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(2) 質譜儀分析 |
質譜儀 可以精確檢定樣本的分子量，因此蛋白質水解後的片段，可用質譜儀精確定量；也可推出此片段上的各種修飾，例如磷酸化、醣化修飾等。通常質譜儀分析緊接在 LC 分離之後進行，稱為 LC Mass。 |
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進入新世紀後，生物學上的第一件大事，將是人體基因的核酸序列將完全被解出，這是號稱 Human Genome Project 的浩大工程；得到人體所有基因的序列後，第一件可以做的事，就是把這些基因所表現的蛋白質翻譯出來，可得知一個生物的整個蛋白質體，稱為 proteome。 Proteome 也是一個龐大資料庫，可能有下述的作用或發展。 ◆ Amersham Pharmacia: The World of Proteomics |
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由 proteome 推出該生物的代謝途徑： |
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(1) 檢查一個生物 proteome 內的所有蛋白質，應當可以拼湊出其細胞的代謝途徑；例如當我們發現某病原菌的 proteome 中有 hexokinase，以及其它所有的 glycolysis 酵素，則當可推斷此菌有糖解作用，甚至有其下游的 TCA cycle 等。 |
◆ 蛋白質體研究 |
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(2) 如此可以瞭解該病原菌整體代謝，並找出其弱點加以攻擊。 也可以改變一個有用菌的代謝，使其代謝產物更能夠符合人類的需要。 |
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(3) 因此，對傳統生物化學的代謝部分，將會有全新的角色與詮釋；我們應該以此新的角度，重新去認識代謝途徑。 |
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從 proteome 找出疾病的病變蛋白質： |
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(1) 大部分的人類疾病，幾乎都可以在基因上找到根源，因此若能夠在標出造成病變基因的位置，也就能夠找出造成病變的蛋白質 (marker protein)。 |
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(2) 清楚瞭解病變蛋白質後，可能推出該疾病的致病機制，即可發展該疾病的檢測方法，甚或治療該疾病的方法。 |
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◆ 蛋白質體學課程 ◆ 蛋白質體學與單株抗體應用 |
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◆ Blackstock WP, Weir MP (1999) Proteomics: quantitative and physical mapping of cellular proteins. Trends Biotech 17: 121-127 |
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1 蛋白質定量法 |
2 酵素活性測定法 |
3 電泳檢定法 |
4 分子量決定法 |
5, 6, 7 |
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6 免疫學工具的利用 7 蛋白質科技 |
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[Ana7]
■ 酵素分析方法 ■
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本網頁最近修訂日期： 2003/06/28
