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表面等离子共振技术在蛋白-蛋白相互作用的应用(二)

2020.7.13

控制软件
SensiQ的控制软件在原始反应曲线生成时,同时并实时获取和展示两个通道内的数据。参照通道内的数据被减除,以补偿热漂移、非特异性结合、总折射指数移相等效应,从而得到清晰高质的实验数据。控制软件在反应曲线上简单加入报告点,用来确定样品注入后产生的结合反应。报告点的添加可在实验中的任何时候由人工进行,或由程序预设在固定的实验周期之中。列于表格中的所有报告点,连同相关的事件纪录,均有案可查。数据文件被储存后可被控制软件重新打开并编辑。


SensiQ控制软件的简单明了的用户界面,使得实验设计和进行高效省时。实验向导功能简化设置过程,提高实验重复性。

QDATTM分析软件
反应曲线的分析以及其后的动力学和亲和性数据测算通常繁琐费时。SensiQ的QDATTM分析软件极大地简化了数据分析过程,为研究人员的动力学和亲和性测定提供了简单、省时、可信的手段。

QDATTM是在Biologic Software公司应用广泛的Clamp and Scrubber架构之上开发的最新一代分析软件,可在几分钟内成功分析采集到的高质量数据。QDATTM的简明友好界面带领用户通过一系列步骤,几秒钟内便完成信息的测算。QDATTM的模型拟合运用数字整合及优化的曲线拟合算法,迅速地估算最佳拟合参数值,确保相互作用模型和数据集的拟合,以测定动力学和亲和性常数,以及浓度分析。QDATTM同时提供了简单残差图和残差标准差,用来定量评估拟合的程度。QDATTM的动力学拟合模型包括准一级结合模型(Pseudo-first-order Binding Model)和准一级传质结合模型(Pseudo-first-order Binding Model with Mass Transport)。


技术参数
一次性生物传感器是
流动池数量2
流动池选择1,或2,或1和2
流动池面积2.2 mm2
流动池容积85 nL(高传质率)
样品加入手动(注射器)
样品注入自动电脑控制人工电脑控制
样品双通道同时注入是
样品注入体积10–250 μL
样品注射泵内置式外接式
样品流动速率5–150 μL /分自定(< 250 μL /分)
内部死体积< 1.5 μL
实时参照曲线减除是
折射指数范围1.32–1.401.33–1.40
短期背景噪音< 0.25 RU< 1 RU
长期背景噪音< 0.30 RU/分(当环境变化 < 3°C /小时)
温度控制15–40°C室温
尺寸(W x H x D)35.0 x 34.2 x 38.8 cm22.9 x 15.2 x 27.9 cm
重量15.9 kg3.6 kg
电源100–240 V,50/60 Hz
工作范围
分子量低限< 200 Da< 250 Da
ka(结合速率常数) 1 x 107 M–1s–1
kd(解离速率常数)10–6–10–1 s–1
KD(kd / ka)10–4–10–10 M
浓度< 10–10–10–3 M

传感器表面化学

胺基偶联固定(COOH1和COOH2芯片)

由于胺基基团的普遍性,所以通过胺基偶联固定配体适用于绝大部分的生物分子。到目前我们发现这种方法将配体随机固定,通常得到高质量的结果。因此通过没必要直接固定特定位点。
      最常用的方法是使用NHS和EDC含水混合物活化羧基产生胺基活性脂。这个流程有以下的几个好处:
n        无需衍生作用,无需标签,可以固定绝大多数生物分子
n        产生大量稳定的共价键,以防止配体从表面滤掉
n        在广泛的pH值中是非常有效的
n        生物分子无需暴露在恶劣的条件中
n        很容易控制固定条件,可以防止与表面过度交叉连锁
n        化学试剂制备,冻存数月



亲和力捕获表面组氨酸标签蛋白(HisCap和HisHiCap芯片) 

ICx Nomadics公司的HisCap芯片使聚组氨酸标签蛋白的固定稳定、可逆,也让表面等离子共振(SPR)实验更加简单。连有固定蛋白的基线非常稳定,可以做动力学分析实验。
       HisCap芯片:
n        提供一个直接固定His-tagged蛋白的最便利的手段。
n        也可以适用于任何带有足够数量的组氨酸残基的蛋白。
HisCap芯片采用Hoffman-LaRoche研发建立的NTA-Ni技术来附着蛋白质。在这种技术中,感兴趣蛋白质的组氨酸的侧链咪唑与表面附着的NTA-Ni复合物共协作,如图所示。只要蛋白质有足够的组氨酸,这种技术就非常有效。典型的组氨酸标签是6个组氨酸,但是3个也可以。
HisCap芯片优势:
n        在实验室的重组蛋白工作中,His-tagging是一个长期建立的标准技术。
n        利用HisCap芯片捕获His-tagged蛋白产生稳定的基线。
n        在温和的条件,可以再生芯片。例如EDTA或者咪唑。
n        可重复使用HisCap芯片。


囊泡捕获膜受体相互作用(VesCap芯片)

利用ICX囊泡捕获(VesCap)芯片可以研究分子与细胞膜、脂质体的相互作用,进行实时、无标记的实验。在VesCap芯片中,脂双层好像在自然细胞环境中,自身构造中的各种细胞膜组分可以在细胞膜真实模型中自由混合。我们还不能确认囊泡溶入单膜双层,但是这在二维表面是极其可能。
n        一个好的实验模型应包含药物、毒素以及在细胞信号中所涉及的周边膜关联蛋白质
n        膜蛋白和伴生蛋白只在真实的细胞膜中相互作用
n        可以固定着床在脂质体的受体/配体
VesCap芯片性质:
n        脂双层和膜蛋白的自身结构依保持不变。在传感器表面的囊泡捕获是非共价的,允许任意方向上的膜组分自由融合。
n        PEG-正葵胺层展示出一个简单的二维相互作用平面。
n        附着在表面的囊泡、脂类体的制备很简单。
n        VesCap化学特别适合一个过度表达表面受体的细胞系
n        VesCap芯片的再生很简单。表面活化剂和溶剂的组合清除VesCap芯片表面所有的囊泡,从而再生VesCap芯片。


亲和素-生物素固定(BioCap和AvCap芯片)

通过亲和素-生物素为基础的方法固定生物分子,操作简单、效果出色,在今天仍然广受研究人员的欢迎。利用了这个技术,BioCap芯片和AvCap芯片可靠固定配体。示意图如下描绘了这两种固定方法。主要优势在于: 
n      不依赖于蛋白质的等电点
n      只需要少量配体
n      可商业获取,广泛的生物素试剂
n        生物素试剂盒操作简单
n        固定只需要简单的注射
n      当所需的Rmax达到时,停止注射可以精确的控制固定结合物的浓度
n      相对于COOH芯片,表面具有很低的静电电荷
n      一个生物素反应通常产生足够产物,可以无限量的固定。

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