Обычное использование белковых микрочипов требует связывания белков с другими соединениями, такими как терапевтические препараты. К белку прикреплена флуоресцентная молекула, поэтому в случае связывания с лекарством будет световой сигнал от связанной пары. Однако эти флуоресцентные белки сложно и дорого производить, и информация ограничивается определением, связывает ли лекарство или нет.
Инфракрасная (ИК) спектроскопия позволяет исследовать молекулярную структуру вещества.
Различные длины волн инфракрасного света поглощаются разными химическими связями в молекуле, и путем сканирования диапазона длин волн можно измерить типы связей. Эти измерения включают отпечатки пальцев молекул в образце. Кроме того, ИК-спектры учитывают не только химическую природу молекул клеток, но и их форму. Они особенно чувствительны к вторичной структуре белка.
Исследователи создали микроматрицы, используя коммерческий инструмент, в котором около 100 пиколитров белка были отложены из раствора. Полученные пятна белка имели диаметр около 100 микрометров.
Матрица в фокальной плоскости 128×128 использовалась для сбора полного инфракрасного спектра от каждого из пятен в матрице, в результате чего было получено 16384 полных спектра. Эти спектры были предварительно обработаны для удаления случайного шума и коррекции фона.
Для проверки чувствительности метода были приготовлены растворы лизоцима, альбумина и гемоглобина в концентрациях от 10 до 0.1 мг / мл и депонируется в нескольких точках. Отдельные точки предоставили информацию о структуре и концентрации типичного белка, альбумина.
По словам ведущего исследователя Эрика Гурмагтиха, доктора философии, комбинация FTIR и микроматрицы имеет три основных преимущества.
1. Обнаружение без метки: меченые белки могут быть недоступны в продаже или очень дороги. Это также повышает качество, потому что процедура маркировки часто разрушает часть структуры белка.
2. Прямая и абсолютная количественная оценка белков: инфракрасное обнаружение может количественно определить количество связанного белка в образце.
3. Полный отпечаток белков: инфракрасное изображение обеспечивает полный колебательный спектр связывающей молекулы, который включает информацию о химических реакциях и вторичной структуре белка.
«Результаты этого исследования показывают, что высококачественные спектры могут быть получены с минимальными количествами белков, т.е.е. под одним монослоем белков ", – пояснил доктор. Goormaghtigh. "Это важно, поскольку открывает путь к использованию инфракрасного изображения вместо флуоресценции, например, для обнаружения связывания. Эта работа также показывает, что теперь возможно производить высокопроизводительный анализ белков за счет комбинации технологии микроматриц и визуализации инфракрасной спектроскопии, позволяющей количественно анализировать сотни белков за несколько минут. Весь процесс от производства / очистки белка до анализа микрочипов теперь интегрирован в высокопроизводительную роботизированную платформу под названием Robotein."
"Исследование, проведенное Гурмагтихом и его сотрудниками, еще больше повысит полезность ИК-Фурье спектроскопии для белковых фармацевтических препаратов и исследований протеомики.
Этот подход прекрасно дополнит и дополнит существующие методы, используемые для характеристики белков, такие как КД, ЯМР и масс-спектрометрия », – прокомментировал главный редактор биомедицинской спектроскопии и визуализации д-р. Парвез I. Харис, факультет здоровья и естественных наук, Университет Де Монфор, Великобритания.