自动蛋白取样技术[创新技巧]

自动蛋白取样技术

在看杂技的时候，逻辑性是非常重要的：当许多小丑成群结队的从一辆小型车中走出来的时候，你会猜想小车下面可能有一个隐藏着的开口，能够从下面通道走上来。但是在生命遗传的世界里，这种逻辑判断则未必适用。基因组中30,000个的基因是如何编码成400,000多个蛋白的呢？生命科学的研究人员正在试图回答这个问题，他们利用了许多种方法，其中就包括了双向凝胶电泳（two-dimensional gel electrophoresis，2DGE），通过一些自动取样器（automated spot pickers），研究人员能将这种长久以来一直是复杂复合蛋白研究的核心技术与高通量方法结合，更好的进行蛋白研究。

2DGE能基于蛋白的等电点（isolectric point）和分子量（molecular weight）这两个特征在凝胶上区分蛋白，通过染色，这些蛋白点能显现出来，并估算相对的数量。为了进一步分析单个的蛋白，就需要比如质谱之类的分析方法——将蛋白点从凝胶中分离出来，或者研究人员也可以利用差异凝胶电泳（difference gel electrophoresis，DIGE），这种技术主要依赖于不同颜色的染料，不同波长激光的扫描能获得可比较的两个凝胶，“因此蛋白水平的相对增加和降低都能被准确的定量。”[1]

传统而言，整个过程需要手工操作几天的时间，而自动取样器则可以将研究人员从这种繁重冗长的手工操作中解脱出来。研究人员需要做的就是将需要的参数输入进去，然后让机器连续不休息的运行，完成这项工作。一旦开始运行，自动取样器能记录下凝胶的数据图像，分析蛋白点，选取其中合适的一部分，这样不仅能节约时间，而且能避免一些人为操作的误差，提高精确度。

另外精确性还来源于遵循精确的规则和运算法则的软件。一个好的数字也许需要DIGE数据，但一维的和二维的凝胶也有帮助，分析可以有助于确定哪些蛋白点应该被选取出来，如果还需要其它，那么可以考虑购买能分析数据图和鼠标选择的仪器，这样先进的图像技术，融合高分辨率的程序能获得更多详细的数据，从而提高灵敏度。

Bio-Rad：EXQuest™ Spot Cutter

Bio-Rad的这种自动切胶系统可以精确切取某些蛋白点，是Bio-Rad 公司的具有蛋白组研究经验的专家进行研制最新推出的用于表达蛋白质组学研究的产品。EXQuest 对于双向电泳凝胶分离出的蛋白点提供精密、准确、快速的切取以用于进行质谱的蛋白质鉴定。

智能的工作流程：

• 蛋白点切取程序整合在凝胶分析软件当中，方便在分析之后直接进行切取工作
• 切胶系统对凝胶所成的图像可以与原始胶进行对照以减少由于凝胶破裂、萎缩、膨胀及褪色造成的切取误差，保证蛋白点切取的精确性
• 凝胶实时成像功能易于对已经切取的蛋白点进行复核
• 多元化的编辑功能允许研究者方便的进行大蛋白点的多次切取(自动或手动)、移动切取、对同组不同的凝胶进行切取以及对于多块凝胶进行同时切取

全自动多块凝胶成像及微孔板处理能力：

• 同时对4 块预制胶（Criterion™ gel）进行切取
• 同时处理4 块微孔板的样品

出众的液体处理能力：

• 真空抽取蛋白点及液体输送方式保证切取准确性大于99.5%
• 根据凝胶厚度及微孔板体积自动计算分配体积
• 自动的水化湿润功能避免凝胶萎缩
• 多元化清洗工作装置可彻底的冲/清洗掉切取针头上的残留蛋白，保证蛋白鉴定的正确性
  

广泛的应用范围及灵活的切取方式：

• 整合可见光及紫外光源，适用于SYPRO Ruby、SYPRO Orange、银染及考马斯兰等双向电泳凝胶染料
• 灵活选择放置被切取蛋白点位置，如在384 孔板及96 孔板上的每一个或多可孔里放置单个或多个被切取蛋白点
• 可切取任何尺寸从0.5mm 到2.0 mm 厚度的凝胶
• 通过软件控制能自动的切取一维凝胶及二维凝胶
• 可选择切取印迹膜工具对印迹膜进行切取
• 可直接切取背膜胶
• 可直接从双向电泳软件（PDQuest）中直接调用数据进行蛋白点切取

Genomic Solutions：Investigator ProPic II New Protein Picking Workstation 

Investigator ProPic工作站主要用于2-D蛋白凝胶上蛋白质点的自动切取，可对考马斯亮蓝、银染、荧光染色的蛋白凝胶进行操作，广泛应用于制药公司、大学和重点研究所等进行高通量蛋白质组学研究的单位。Investigator ProPic是第一个将2-D凝胶成像分析和蛋白质点自动切取两个功能整合在一起的机器人工作站，主要为蛋白质组学研究的后续分析采集和提供样品。

产品组成：

硬件部分：密闭暗箱及带有XYZ机器人手臂，具有100mm的切割精度，内置可换光源（白光和紫外光源），能容纳8块96微孔样品板的样品盘，并装配Gilson泵系统和12位高分辨率冷CCD数码相机的成像系统。凝胶成像和蛋白质点切取功能的整合，使得成像后凝胶不必移动而原位切取，避免移动过程中产生的位移和污染；切取结束后，可再次原位成像，检查切取结果准确性；可对操作过程实时监控。切取速度达120个/小时；全封闭的操作环境，有效防止角蛋白污染；超声水浴清洗和泵冲洗两种方式清洗枪头，有效防止样品交叉污染；污染最小化。内置水合装置，有效避免操作过程中因凝胶变干而影响切取准确性和样品回收率。

软件： HT Investigator PC Analyzer and Database,能进行高通量的蛋白凝胶图像分析，功能强大,处理量大；专业软件ProPic能自动控制数码相机曝光和切割机器人的采样操作；可由软件分析自动生成蛋白质点切取列表，亦可通过手动的point-click模式生成切取列表，在8小时的操作周期内无需专人管理，完全自动化，结果可靠。
操作系统：Microsoft Windows 98/NT。
（生物通：张迪）

参考文献：

1 MW Duncan and SW Hunsucker, “Proteomics as a Tool for Clinically Relevant Biomarker Discovery and Validation”, Experimental Biology and Medicine, 230(11):808-817, December 2005.