药学本科生开展双向电泳实验探讨

(莆田学院医学院,福建莆田351100)

药学本科生开展双向电泳实验探讨

吴志鹏,林丽彬,柯益彬,李春来

(莆田学院医学院,福建莆田351100)

探讨药学本科生开展双向电泳实验的必要性和可行性,通过理论和实践证明,一种自制胶条的双向电泳实验技术适合在药学本科生中进行推广。

药学本科生;自制胶条;双向电泳;必要性;可行性

目前国内高校药学本科阶段尚无开展双向电泳实验的报告。主要是因为常规的双向电泳所需的仪器和试剂价格不菲,对实验技术人员也有较高要求。这些客观的条件限制了双向电泳实验在药学本科阶段的普及。然而双向电泳技术对于从事药学专业特别是本科及以上的人员具有重要意义。本文就药学本科生开展双向电泳实验的必要性和可行性进行初步探讨。

1 药学本科生开展双向电泳实验的必要性

1.1 单向电泳技术难以鉴定药用蛋白或药物靶蛋白

单向电泳技术往往只利用蛋白质的某一性质进行电泳分离。这种技术分辨能力很有限。如聚丙烯酰胺凝胶电泳在最多也只能分辨几十个不同的条带。对于分子量相近,等电点不同的蛋白质,单用电泳是无法把它们分离开来。同样,单用等电聚焦电泳对于等电点相近,分子量不同的蛋白质,也无法把它们分离开来。

1.2 双向电泳技术

双向电泳技术是1975年由O’Farrel等建成,他将等电聚焦电泳和SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳联合组成双向电泳,分别利用蛋白质等电点和分子量不同进行分离。O’Farrel用这一技术对E.coli的蛋白抽提物分析,分离得到了1100蛋白斑点,远优于单向凝胶电泳[1]。目前双向电泳已成为蛋白质首选的分离技术。

1.3 双向电泳技术能够较好地发现药用蛋白或药物靶蛋白

我们知道蛋白质作为机体功能的直接执行者,无疑是与疾病或抗病相关的主要分子。通过比较实验组和对照组的蛋白质的双向电泳图谱,可找到寻找一些疾病相关标志蛋白质、药用蛋白或药物靶蛋白。已有的研究证实这种方法是可行的,如练惠辉等[2]对比分析了胆管癌病人和正常健康对照组血清蛋白的双向电泳图谱,找到了8种差异蛋白与胆管癌密切相关。冯钜涛等[3]采用双向电泳-质谱技术从血清样品中筛选出7种蛋白与肝癌相关。对于一个药学本科生来说,掌握双向电泳实验技术,不仅锻炼实验动手能力,同时将更好理解双向电泳技术在药学上的运用价值。目前,以双向电泳为基础的蛋白质组学技术已经渗透到药学的各个领域,如蛋白质组学技术与药物作用新靶点研究[4],蛋白质组学技术在药物肝毒性研究中的应用[5]。双向电泳技术筛选乙肝患者血清中标志蛋白[6]等。因此,能否比较系统掌握双向电泳实验技术无疑对一个药学本科专业的学生具有重要的理论意义和现实意义。

2 药学本科生开展双向电泳实验的可行性

2.1 药学本科生开展双向电泳实验的目的

由于双向电泳存在实验周期较长,所需的实验仪器和试剂价格不菲的问题,大大地限制了双向电泳实验在本科阶段的开展。药学本科生开展双向电泳的目的主要是希望学生通过自己动手实验,初步掌握双向电泳原理和技术路线,理解双向电泳技术在药学上的巨大运用价值,为他们将来就业或进一步深造打下扎实的基础。因此对药学本科生开展双向电泳的实验结果的分辨率和重复性不需要达到科研的水平。

2.2 药学本科生开展双向电泳实验的方法

目前用于科研项目的多数双向电泳中,第一向等电聚焦电泳都是去购买商品化的IPG干胶条来进行样品分离,虽然其分辨率和重复性比较好,但价格不菲,同时配套的仪器设备较昂贵,对试剂要求也很严格。一般实验室难以承受,限制了双向电泳技术的普及。考虑到药学本科生开展双向电泳实验目的与科研项目不同,我们可以通过自制胶条用于第一向等电聚焦电泳,并对双向电泳后的凝胶采用考马斯亮蓝R-250进行染色。通过自制胶条和考马斯亮蓝R-250染色,可以使整个双向电泳实验成本大为降低,实验仪器和试剂得到简化。自制胶条的双向电泳实验技术关键是第一向 IEF管的制作。可选择干净的2mL移液管来自制IEF管。利用自制胶条的双向电泳对人血清蛋白质初步分离表明,自制胶条的双向电泳技术也能得到比较高的分辨率,至少比单向凝胶电泳分辨率提高一个数量级以上。同时,自制胶条成本低廉,灵活性好,可根据需要制备不同长度不同pH范围的胶条,所需的设备和试剂比较简单,适合药学本科生使用。下图是利用自制胶条的双向电泳技术对人血清蛋白质的分离图谱。

图1 人血清自制胶条的双向电泳图谱

3 结论

通过上面论证,药学本科生开展双向电泳实验是有较强的理论意义和现实意义,通过自制胶条的双向电泳实验,不仅大大降低了实验的成本和难度,而且使学生动手能力得到充分锻炼,较好掌握双向电泳原理和技术路线,以及双向电泳技术在药学上的运用价值,为他们将来就业或深造打下扎实的基础。

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

[2]练惠辉,韩鹏,邱乒乒,等.胆管癌患者与健康志愿者血清样品蛋白质表达差异分析[J].中国生物化学与分子生物学报,2009,25(4):352-357

[3]冯钜涛,刘银坤,Mohamad Radwan Almofti,等.双向电泳-质谱技术筛选肝癌血清标记物[J].生物化学与生物物理进展,2005,32(7):673-677

[4]黄春洪,孔毅,段涛,等.蛋白质组学技术与药物作用新靶点研究[J].中国药学杂志,2005,40(8):564-567

[5]王莹,王全军,廖明阳.蛋白质组学技术在药物肝毒性研究中的应用[J].中国新药杂志,2008,17(4):348-351

[6]吴志鹏,谢志勇,林丽彬,等.双向电泳技术筛选乙肝患者血清中标志蛋白[I].黑龙江医药科学,2012,35(1):20-22

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1008-0104(2012)02-0095-01

2011-11-28)

蒲田学院科研启动基金项目,编号2006Q 014。

吴志鹏(1976～)男,福建莆田人,讲师,硕士,主要从事蛋白质组学和免疫研究。