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在生命科學領域中,生物分子間的相互作用具有非常重要的作用。透過分子間相互作用分析不僅可闡明細胞生物學事件,而且為疾病發生機制和藥物發現提供基礎。MST 技術是一種基於檢測在溫度梯度中的生物分子電泳遷移率的變化而檢測生物分子間結合、解離過程,獲取分子間相互作用的模式和動力學常數等方面資訊的新技術,是近年來發展的研究生物分子相互作用的強有力工具,已廣泛應用於生命科學領域研究。
原理及應用範圍
原理
微量熱泳動是一種表徵生物分子特性的光學方法,是粒子在微觀溫度梯度中的定向運動。生物分子的質量、電荷、水化層和構象發生改變均可導致分子在溫度梯度場中運動速度的變化,這種變化可以用來分析分子間相互作用以及各種化學劑量學引數。微量熱泳動儀是由德國 nano temper 公司發明的裝置,2011 年左右投入市場,可測定生物分子的標記熒光和內在熒光訊號。
MST工作原理見圖1。將波長為 1480 nm 的紅外鐳射照射於熒光激發光路上,透過分色鏡照射到毛細管中的樣品,樣品中的水分子吸收紅外光發熱而形成溫度梯度。MST 儀器透過記錄鐳射器開啟前、開啟期間和開啟後處於溫度梯度中的樣品內部紅外鐳射照射區域的熒光變化情況,從而實現較短時間的測定。
圖1 MST工作原理圖
應用範圍
(1)蛋白-小分子相互作用分析
1.1 蛋白酶與抑制劑相互作用分析
1.2 細胞膜蛋白活性分析
(2)蛋白-肽相互作用分析
(3)蛋白-蛋白相互作用分析
(4)肽-肽相互作用分析
(5)蛋白-核酸相互作用分析
(6)核酸適配子-小分子相互作用分析
技術優勢
MST技術將熒光檢測的精確性和熱泳動的差異性及靈敏性結合起來,提供了一種靈活、穩定和快速檢測分子間相互作用的方法,在分析分子相互作用中有獨特的優勢,不依賴於分子大小、種類的影響,甚至水化層的微小變化也可檢測到;可檢測溶液中低至pM濃度的分子間相互作用;樣品消耗量在μL級;可以在複雜緩衝液中包括血漿和細胞裂解液中進行結合分析;還可以分析結合模式和位點數、蛋白解聚、熱力學和酶反應動力學等,是一種強大的詳細研究生物分子特徵的強有力工具。在生命科學的眾多領域已經成功使用MST技術進行了不同生物分子間的相互作用定量分析研究。透過探討分子間有無結合、結合位點數量、分子間相互作用親和力等,可為配體、底物、疾病靶點的確定和目標物篩選、濃度分析等提供基礎,因此,MST技術在藥物篩選、訊號轉導、分子檢測和醫學診斷等生命科學領域的應用發展迅速,對推動基礎生物醫學研究和更好的藥物開發有重要作用。
樣品製備(舉例)
(1) 取已純化的300 μL TMV 蛋白液,加入 NHS-647 染料,搖勻後放於冰上,在黑暗中孵育30 min;
(2) 將NHS-647染料用column B洗脫,用微量離心管接取標記的蛋白,前三滴加入第一個離心管中,第二管中滴入1 ml 左右的蛋白流出液,第三管、第四管依次接取。-20℃條件儲存;
(3) 配製16個梯度濃度的待測化合物溶液,然後分別取10 μL等體積的TMV CP與之混合;
(4) 使用毛細管吸取混合試樣,進行MST實驗。