藥學本科生開展雙向電泳實驗探討

(莆田學院醫學院,福建莆田351100)

藥學本科生開展雙向電泳實驗探討

吳志鵬,林麗彬,柯益彬,李春來

(莆田學院醫學院,福建莆田351100)

探討藥學本科生開展雙向電泳實驗的必要性和可行性,通過理論和實踐證明,一種自制膠條的雙向電泳實驗技術適合在藥學本科生中進行推廣。

藥學本科生;自制膠條;雙向電泳;必要性;可行性

目前國內高校藥學本科階段尚無開展雙向電泳實驗的報告。主要是因為常規的雙向電泳所需的儀器和試劑價格不菲,對實驗技術人員也有較高要求。這些客觀的條件限制了雙向電泳實驗在藥學本科階段的普及。然而雙向電泳技術對于從事藥學專業特別是本科及以上的人員具有重要意義。本文就藥學本科生開展雙向電泳實驗的必要性和可行性進行初步探討。

1 藥學本科生開展雙向電泳實驗的必要性

1.1 單向電泳技術難以鑒定藥用蛋白或藥物靶蛋白

單向電泳技術往往只利用蛋白質的某一性質進行電泳分離。這種技術分辨能力很有限。如聚丙烯酰胺凝膠電泳在最多也只能分辨幾十個不同的條帶。對于分子量相近,等電點不同的蛋白質,單用電泳是無法把它們分離開來。同樣,單用等電聚焦電泳對于等電點相近,分子量不同的蛋白質,也無法把它們分離開來。

1.2 雙向電泳技術

雙向電泳技術是1975年由O’Farrel等建成,他將等電聚焦電泳和SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳聯合組成雙向電泳,分別利用蛋白質等電點和分子量不同進行分離。O’Farrel用這一技術對E.coli的蛋白抽提物分析,分離得到了1100蛋白斑點,遠優于單向凝膠電泳[1]。目前雙向電泳已成為蛋白質首選的分離技術。

1.3 雙向電泳技術能夠較好地發現藥用蛋白或藥物靶蛋白

我們知道蛋白質作為機體功能的直接執行者,無疑是與疾病或抗病相關的主要分子。通過比較實驗組和對照組的蛋白質的雙向電泳圖譜,可找到尋找一些疾病相關標志蛋白質、藥用蛋白或藥物靶蛋白。已有的研究證實這種方法是可行的,如練惠輝等[2]對比分析了膽管癌病人和正常健康對照組血清蛋白的雙向電泳圖譜,找到了8種差異蛋白與膽管癌密切相關。馮鉅濤等[3]采用雙向電泳-質譜技術從血清樣品中篩選出7種蛋白與肝癌相關。對于一個藥學本科生來說,掌握雙向電泳實驗技術,不僅鍛煉實驗動手能力,同時將更好理解雙向電泳技術在藥學上的運用價值。目前,以雙向電泳為基礎的蛋白質組學技術已經滲透到藥學的各個領域,如蛋白質組學技術與藥物作用新靶點研究[4],蛋白質組學技術在藥物肝毒性研究中的應用[5]。雙向電泳技術篩選乙肝患者血清中標志蛋白[6]等。因此,能否比較系統掌握雙向電泳實驗技術無疑對一個藥學本科專業的學生具有重要的理論意義和現實意義。

2 藥學本科生開展雙向電泳實驗的可行性

2.1 藥學本科生開展雙向電泳實驗的目的

由于雙向電泳存在實驗周期較長,所需的實驗儀器和試劑價格不菲的問題,大大地限制了雙向電泳實驗在本科階段的開展。藥學本科生開展雙向電泳的目的主要是希望學生通過自己動手實驗,初步掌握雙向電泳原理和技術路線,理解雙向電泳技術在藥學上的巨大運用價值,為他們將來就業或進一步深造打下扎實的基礎。因此對藥學本科生開展雙向電泳的實驗結果的分辨率和重復性不需要達到科研的水平。

2.2 藥學本科生開展雙向電泳實驗的方法

目前用于科研項目的多數雙向電泳中,第一向等電聚焦電泳都是去購買商品化的IPG干膠條來進行樣品分離,雖然其分辨率和重復性比較好,但價格不菲,同時配套的儀器設備較昂貴,對試劑要求也很嚴格。一般實驗室難以承受,限制了雙向電泳技術的普及?？紤]到藥學本科生開展雙向電泳實驗目的與科研項目不同,我們可以通過自制膠條用于第一向等電聚焦電泳,并對雙向電泳后的凝膠采用考馬斯亮藍R-250進行染色。通過自制膠條和考馬斯亮藍R-250染色,可以使整個雙向電泳實驗成本大為降低,實驗儀器和試劑得到簡化。自制膠條的雙向電泳實驗技術關鍵是第一向 IEF管的制作?？蛇x擇干凈的2mL移液管來自制IEF管。利用自制膠條的雙向電泳對人血清蛋白質初步分離表明,自制膠條的雙向電泳技術也能得到比較高的分辨率,至少比單向凝膠電泳分辨率提高一個數量級以上。同時,自制膠條成本低廉,靈活性好,可根據需要制備不同長度不同pH范圍的膠條,所需的設備和試劑比較簡單,適合藥學本科生使用。下圖是利用自制膠條的雙向電泳技術對人血清蛋白質的分離圖譜。

圖1 人血清自制膠條的雙向電泳圖譜

3 結論

通過上面論證,藥學本科生開展雙向電泳實驗是有較強的理論意義和現實意義,通過自制膠條的雙向電泳實驗,不僅大大降低了實驗的成本和難度,而且使學生動手能力得到充分鍛煉,較好掌握雙向電泳原理和技術路線,以及雙向電泳技術在藥學上的運用價值,為他們將來就業或深造打下扎實的基礎。

[1]O’Farrell PH.High resolution two-dimensional electrophoresis of proteins[J].J BiolChem,1975,250(10):4007-4021

[2]練惠輝,韓鵬,邱乒乒,等.膽管癌患者與健康志愿者血清樣品蛋白質表達差異分析[J].中國生物化學與分子生物學報,2009,25(4):352-357

[3]馮鉅濤,劉銀坤,Mohamad Radwan Almofti,等.雙向電泳-質譜技術篩選肝癌血清標記物[J].生物化學與生物物理進展,2005,32(7):673-677

[4]黃春洪,孔毅,段濤,等.蛋白質組學技術與藥物作用新靶點研究[J].中國藥學雜志,2005,40(8):564-567

[5]王瑩,王全軍,廖明陽.蛋白質組學技術在藥物肝毒性研究中的應用[J].中國新藥雜志,2008,17(4):348-351

[6]吳志鵬,謝志勇,林麗彬,等.雙向電泳技術篩選乙肝患者血清中標志蛋白[I].黑龍江醫藥科學,2012,35(1):20-22

R331

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1008-0104(2012)02-0095-01

2011-11-28)

蒲田學院科研啟動基金項目,編號2006Q 014。

吳志鵬(1976～)男,福建莆田人,講師,碩士,主要從事蛋白質組學和免疫研究。