[發明專利]蛋白質原位表達芯片及其構建方法和應用

有效

• 申請號: 201010595603.2
• 申請日: 2010-12-10
• 公開（公告）號: CN102565415A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 朱勁松;程志強;王艷梅;阿密達·蘭德;哈維爾·巴蒂斯塔·佩雷斯;宋爐勝;周大蘇
• 申請（專利權）人: 國家納米科學中心
• 主分類號: G01N33/68
• 分類號: G01N33/68
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司 11280
• 代理人: 劉丹妮

1.一種蛋白質原位表達芯片，其中，所述芯片包括基底(1)、表面修飾層以及固定在表面修飾層上的蛋白質(5)；所述表面修飾層包括第二鏈狀分子(4)和由環糊精(2)包合第一鏈狀分子(3)形成的聚輪烷，該第二鏈狀分子和聚輪烷均勻間隔排列，并分別通過第二鏈狀分子和第一鏈狀分子的一端固定在基底上，并且第二鏈狀分子的長度未達到第一鏈狀分子被環糊精包合的部分；所述蛋白質通過修飾在第一鏈狀分子和/或環糊精上的活性基團固定在聚輪烷上；

優選地，所述蛋白質通過環糊精上的活性基團固定于環糊精上。

2.如權利要求1所述的蛋白質原位表達芯片，其中，所述基底包括金屬，如金、銀、鉑、銅、鋁和/或鉻；金屬氧化物，如Al₂O₃、TiO₂、SnO₂；金屬和金屬氧化物以各種形式復合而成的基材；以及Si，玻璃，石英和/或高分子聚合物；

優選的基材選自玻璃、高分子聚合物以及表面蒸鍍50納米厚的金的高折射率玻璃基底。

3.如權利要求1或2所述的蛋白質原位表達芯片，其中，所述第二鏈狀分子包括聚乙二醇、硫醇以及有類似結構的分子，分子量為50～10000，進一步優選為50～1000；所述第一鏈狀分子包括聚乙二醇、聚丙二醇、聚二苯己三烯、具有相應類似結構的分子以及前述化合物組成的嵌段化合物，分子量為400-50000，進一步優選為400～10000；組裝于基底的第一鏈狀分子和第二鏈狀分子的摩爾比例為1∶0～1∶100000，進一步優選為1∶1～1∶1000，更優選為1∶10～1∶100；

優選地，所述環糊精選自α-環糊精、β-環糊精和/或γ-環糊精；進一步優選為α-環糊精和/或β-環糊精；所述聚輪烷超分子層中第一鏈狀分子和環糊精的摩爾比例為1∶1～1∶100，進一步優選為1∶2～1∶20，更優選為1∶5～1∶10；

優選地，所述第一鏈狀分子和第二鏈狀分子通過一端的固定基團固定在基底上，所述固定基團包括單巰基、雙巰基、羧基、氨基、氨基硅烷，通過共價鍵與基底連接；第二鏈狀分子的另一端用惰性基團修飾，所述惰性基團包括？；第一鏈狀分子的另一端和/或環糊精上的活性基團包括-COOH、-NH2、-SH、乙二胺、谷氨酸、甘氨酸、天冬氨酸、乙醇胺、鏈霉親和素、馬來酰亞胺、N-羥基琥珀酰亞胺、環氧、-CHO、NTA-螯合基團、-OH、-CH3和/或-OCH3。

4.如權利要求1-3所述的蛋白質原位表達芯片，所述蛋白質包括酶、病毒的特征蛋白、細胞內單個行使功能的蛋白以及復合蛋白中的一個單體蛋白；

優選地，所述蛋白質來自一種或多種模板分子(6)的原位表達，所述模板分子固定或不固定于所述芯片的表面修飾層，包括RNA和DNA，如單鏈或雙鏈的環狀DNA、線性DNA或PCR擴增產物；

優選地，所述模板分子通過第一鏈狀分子和/或環糊精上的活性基團固定于所述表面修飾層的聚輪烷上；優選地，所述模板分子通過第一鏈狀分子上的活性基團固定于第一鏈狀分子上；

優選地，所述模板分子含有一種或多種標簽，使表達的蛋白質帶有位于其不同位置的一種或多種標簽，從而使得所述蛋白質通過標簽連接于第一鏈狀分子和/或環糊精的活性基團上；

優選地，所述聚輪烷上第一鏈狀分子和/或環糊精的活性基團還連接了對所述標簽具有特異親和性的捕獲分子，所表達的蛋白質通過捕獲分子固定于第一鏈狀分子和/或環糊精上，所述捕獲分子包括蛋白質、多肽和糖類；進一步優選地，所述捕獲分子通過環糊精上的活性基團連接于環糊精上，從而使表達的蛋白質固定于環糊精上。

5.如權利要求1-4中任一項所述的蛋白質原位表達芯片，其中，所述蛋白質的標簽包括酶類、多肽結合位點、特異識別多肽的肽段、識別金屬螯合的肽段以及識別生物素鏈霉素的肽段，所述標簽的數量可以為一個或一個以上，其位置可以在蛋白質的C端或N端，其與蛋白質之間可以相鄰，亦可以相隔數個或數十個氨基酸；

優選地，所述蛋白質原位表達芯片上同時包含編碼蛋白質的模板分子和捕獲該蛋白質的捕獲分子；

優選地，所述模板分子和捕獲分子之間的摩爾比例為10∶1～1∶100，進一步優選為5∶1～1∶50，更優選為1∶1～1∶10；

優選地，所述蛋白質可以由單一或多種模板分子表達后經原位組裝成具有功能的蛋白質復合體，經捕獲分子的識別固定于聚輪烷上；進一步優選地，所述蛋白質復合體通過捕獲分子固定于環糊精上。