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用于筛选蛋白活性的高密度蛋白阵列制造技术

技术编号:2589967 阅读:148 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本发明专利技术涉及用于大规模研究蛋白功能的蛋白芯片,其中所述芯片包含密集反应孔。本发明专利技术还涉及使用蛋白芯片同时测定蛋白样品中或一个蛋白芯片上蛋白的有无、多少和/或功能的方法,或者使用蛋白芯片测定该芯片上每种蛋白的探针混合物中每种探针的存在与否、相对特异性和结合亲和性的方法。本发明专利技术还涉及使用蛋白芯片进行高密度微量化学反应的方法。此外,本发明专利技术还涉及用作蛋白芯片支持物的聚合物和蛋白芯片的制备方法。本发明专利技术还涉及用于衍化蛋白芯片支持物的化合物。(*该技术在2021年保护过期,可自由使用*)

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请日为2001年5月4日,申请号为01812230.2,专利技术名称为“用于筛选蛋白活性的高密度蛋白阵列”的专利技术专利申请的分案申请。根据美国法典第35章第119条e款(35U.S.C.§119(e)),本申请要求2000年5月4日提交的美国临时专利申请序号60/201,921以及2000年7月27日提交的美国临时专利申请序号60/221,034的权益,这两个临时专利申请都通过引用整体结合到本文中。本专利技术受到政府资助,资助号为DARPA/ONR R13164-41600099和NIH(美国国立卫生研究院)RO1CA77808。政府对本专利技术拥有一定权益。I.专利
本专利技术涉及用于大规模研究蛋白功能的蛋白芯片,其中所述芯片包含密集反应孔。本专利技术涉及蛋白芯片的使用方法,这些方法用于同时测定存在于蛋白样品中或一块蛋白芯片上的蛋白的有无、多少和/或功能,或者用于测定该芯片上每种蛋白的探针混合物中每种探针的有无、相对特异性和结合亲和性。本专利技术还涉及使用蛋白芯片进行高密度微量化学反应的方法。此外,本专利技术还涉及用作蛋白芯片支持物的聚合物和蛋白芯片的制备方法。本专利技术还涉及用于衍化蛋白芯片支持物的化合物。II.专利技术背景全基因组测序已鉴定出大量的可读框(ORF)。目前,人们在利用mRNA表达谱和基因破坏的表型认识基因功能方面作出了巨大努力。这种努力之所以有可能获得重大进步,部分是缘于使用基因芯片技术以单个实验分析成千上万种基因序列。然而,有关基因功能的更多信息还是来自对编码蛋白生化活性的分析。目前,这些类型的分析是一个研究者每次研究一种蛋白。这是一个非常耗时的过程,因为基于蛋白的生化活性纯化和鉴定一种蛋白可能要耗时若干年。利用全基因组序列使得可对所述基因组编码的每种蛋白进行生化测定。迄今为止,使用一个蛋白芯片能有效分析数百或数千种蛋白样品。这些方法非常适合于可产生和分析大量数据的高通量实验。多年前本领域就知道含96孔或384孔的微量滴定板。但是,这些板的尺寸(至少12.8×8.6cm)使其不适于进行大规模的蛋白质分析,因为孔密度不够高。如上所述,已经设计出其它类型的用于DNA合成和杂交反应的阵列,例如WO 89/10977描述的阵列。然而,这些阵列不适于独立体积的蛋白分析,因为这些阵列构建在平面上,而这往往导致特性之间交叉影响。已应用光刻法制备各种阵列,涵盖平面寡核苷酸阵列(Pease等,1994,“快速分析DNA序列的光性寡核苷酸阵列”,PNAS 915022-5026)、流路阵列(美国专利第5,843,767号)和通过流路连接的孔阵列(Cohen等,1999,“基于微芯片的蛋白激酶A的酶测定”,AnalBiochem.27389-97)。而且,微加工和微光刻法在半导体加工领域是众所周知的。参见例如Moreau,半导体光刻法原理、操作和材料,Plenum Press,1988。最近开发出设计用于在芽生酿酒酵母中表达大量具潜在生化基因组用途的蛋白的方法。已将ORF克隆入使用GAL启动子并将蛋白融合至多聚组氨酸(例如HISX6)标记的表达载体。因此,该方法还用于制备和证实了约2000种酵母蛋白融合体的表达(Heyman等,1999,“使用拓扑异构酶I介导的连接以基因组规模克隆和表达单个可读框”,Genome Res.9383-392)。使用重组策略将约85%的酵母ORF和GST编码区按照阅读框架克隆入含CUP1(铜诱导型)启动子的载体中,由此产生GST融合蛋白(Martzen等,1999,“根据其产物活性鉴定基因的生化基因组学方法”,Science 2861153-1155)。Martzen等人使用组合策略筛选具有几种生化活性(例如磷酸二酯酶活性和Appr-1-P-加工活性)的融合蛋白集合物,并鉴定编码这些活性的相关基因。然而,还没有描述过分析大量单个蛋白样品的策略。因此,需要一种蛋白芯片,该芯片上的孔高度密集,以获得超越先有技术芯片和方法的成本和时间优势。不能将本申请第II章或其它任何章节对任一参考文献的援引或认同理解为允许将所述参考文献作为本专利技术的先有技术。III.专利技术概述本专利技术涉及蛋白芯片,即用于大规模研究蛋白功能的位于固体支持体上的定位寻址蛋白阵列,其中所述蛋白芯片包含密集反应孔。本专利技术还涉及使用蛋白芯片测定至少一个样品中存在蛋白的有无、多少和/或功能的方法。本专利技术还涉及使用蛋白芯片进行高密度微量化学反应的方法。此外,本专利技术还涉及用作蛋白芯片支持物的聚合物和蛋白芯片的制备方法。本专利技术还涉及用于衍化蛋白芯片的化合物。在一个实施方案中,本专利技术提供一种包含平面(例如但不限于载玻片)的蛋白芯片。可在例如载玻片上生产密集蛋白阵列,使得可进行化学反应和测定,由此可以大规模平行分析蛋白的存在与否、存在多少和/或功能性。在一个具体实施方案中,所述平面阵列上的蛋白通过3-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷(GPTS)连接体与阵列表面结合。此外,在另一个具体实施方案中,本专利技术通过提供含密集孔的蛋白芯片克服了本领域已知方法和装置的缺点和局限,在所述芯片中可进行化学反应和测定,由此可以大规模平行分析蛋白的存在与否、存在多少和/或功能性。测定阵列相比于一个接一个的测定的整体优势包括能够同时鉴定许多蛋白-探针的相互作用以及能够测定这些相互作用的相对亲合性。将探针的复合混合物应用于芯片的优势包括能够在更能代表细胞的环境中测定相互作用以及能够同时评价许多潜在配体。在一个实施方案中,本专利技术是一种定位寻址阵列,包含位于固体支持体上的多种不同物质,所述多种不同物质选自蛋白、含所述蛋白功能域的分子、完整细胞和含蛋白的细胞物质,每种不同物质都在固体支持体上的不同位置,其中所述多种物质由至少100种不同物质/cm2组成。在另一个实施方案中,本专利技术是一种定位寻址阵列,包含位于固体支持体上的多种不同蛋白或含所述蛋白功能域的分子,每种不同的蛋白或分子都在固体支持体上的不同位置,其中所述多种不同蛋白或分子包括在生物体基因组中具有相同类型生物活性的全部表达蛋白的至少50%。在再另一个实施方案中,本专利技术是一种定位寻址阵列,包含位于固体支持体上的多种不同物质,所述多种不同物质选自蛋白、含所述蛋白功能域的分子、完整细胞和含蛋白的细胞物质,每种不同物质都在固体支持体上的不同位置,其中所述固体支持体选自陶瓷制品、无定形碳化硅、可铸氧化物(castable oxide)、聚酰亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯和硅氧烷弹性体。在再另一个实施方案中,本专利技术是一种定位寻址阵列,包含位于固体支持体上的多种不同物质,所述多种不同物质选自蛋白、含所述蛋白功能域的分子、完整细胞和含蛋白的细胞物质,每种不同物质都在固体支持体上的不同位置,其中所述多种不同物质通过3-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷连接体与固体支持体连接。在另一个实施方案中,本专利技术是一种在固体支持体表面含多个孔的阵列,其中所述孔的密度为至少100孔/cm2。本专利技术还涉及一种在固体支持体表面制备含多个孔的定位寻址阵列的方法,该方法包括以下步骤由设计用于在固体表面生产100孔/cm2以上密度孔的微加工模铸造阵列。在另一个实施方案中,本专利技术为一种在固体支持体表面制备含多个孔的定位寻址阵列的方法,该方法包括以下步骤由设计用于在固体表面生本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种定位寻址阵列,其在固体支持体上包含多种不同物质,所述物质选自蛋白和包含所述蛋白功能域的分子,每种不同物质在固体支持体上的不同位置,其中所述多种不同物质由至少100种不同物质/cm↑[2]组成,其中所述多种不同物质由全部表达蛋白或包含所述蛋白功能域的分子的至少50%构成,所述表达蛋白或分子在生物体基因组中具有相同类型的生物活性。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员:M斯尼德尔M雷德H朱JF克勒米克
申请(专利权)人:耶鲁大学
类型:发明
国别省市:US[美国]

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