蛋白分子互作分析技术是研究生物分子识别、结合和解离过程的核心工具,为生命科学研究和药物开发提供了关键数据支撑。目前主流技术包括表面等离子共振(SPR)、生物膜干涉(BLI)和微量热泳动(MST),它们以不同的物理原理实现无标记或低干扰的实时检测,为科研人员提供分子相互作用的动力学参数、亲和力常数和热力学特征。这些技术通过高灵敏度检测手段,使研究人员能够在接近生理条件下解析纳摩尔甚至皮摩尔级别的分子结合事件。
蛋白分子互作分析技术SPR、BLI和MST各具特色,在生物医学研究中形成互补的技术生态。SPR凭借其高精度动力学分析和无标记检测特性,在基础机制研究和药物开发中保持“金标准”地位;BLI以其操作简便和高通量优势,在病毒研究和抗体筛选中大放异彩;MST则凭借超微量样品需求和溶液内检测环境,在植物蛋白互作和膜蛋白研究中展现出独特价值;SPR分子垂钓是SPR技术的拓展应用,将目标蛋白固定在芯片表面作为“诱饵”,使复杂样品(如细胞裂解液、中药提取物)流经芯片,特异性结合的分子被捕获,再通过解离或洗脱回收,结合质谱鉴定未知互作分子。这些技术为解析生物分子识别机制、指导药物设计和优化生物制剂提供了强大工具支持。
常见蛋白分子互作分析技术对比
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技术名称 |
原理简介 |
检测内容 |
应用场景 |
核心优势 |
局限性 |
| 基于表面等离子体共振现象:当靶分子与芯片表面固定的诱饵分子结合时,界面折射率变化会引起共振角偏移,实时反映结合过程。 |
1.动力学参数(结合速率 ka、解离速率 kd、平衡解离常数 KD) 2.结合特异性(如竞争性结合验证) 3.浓度定量(已知互作分子的浓度分析) |
1. 已知互作的动力学机制解析(如抗体 - 抗原、蛋白 - 小分子) 2. 药物候选分子的亲和力与动力学评估 3. 结合特异性验证(排除非特异性结合) |
1. 实时监测互作全过程,数据动态直观 2. label-free(无需标记),避免标记对分子活性的干扰 3. 动力学参数精确,是行业金标准之一 |
1. 需固定化诱饵分子,可能影响其天然构象(如膜蛋白固定困难) 2. 芯片成本较高,通量中等 3. 对缓冲液中的颗粒物敏感 |
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基于分子在温度梯度中的热泳动现象:分子的热泳动速率随其大小、电荷、水合层等特性变化;当靶分子与配体结合后,特性改变导致热泳动速率偏移,通过偏移量定量亲和力。 |
1.亲和力(平衡解离常数 KD) 2.结合特异性(如竞争性实验) 3. 结合 stoichiometry(结合比例) |
1. 难以固定化分子的互作分析(如膜蛋白、大复合物、核酸) 2. 少量样品(μL 级)的亲和力测定 |
1. 无需固定化,保持分子天然状态(溶液中检测) 2. 样品量极少(低至 10 μL,浓度可低至 pM 级) |
1. 主要提供亲和力(KD),难以获得动力学参数(ka、kd) 2. 对缓冲液成分(如盐、去污剂)敏感,可能影响热泳动信号 |
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基于生物层干涉现象:光纤传感器表面固定的诱饵分子与溶液中靶分子结合,导致生物层厚度增加,引起反射光干涉条纹位移,通过位移量实时监测结合过程。 |
1. 动力学参数(ka、kd、KD) 2. 结合特异性 3. 浓度定量(如抗原定量) |
1. 高通量互作筛选(如药物候选分子的快速初筛) 2. 自动化动力学分析(适配 96/384 孔板) 3. 抗体效价评估、蛋白 - 小分子结合验证 |
1. 操作简单,传感器探针即插即用,无需复杂芯片处理 2. 通量高(支持 8-16 通道并行检测) 3. 对缓冲液兼容性好,抗干扰能力较强 |
1. 动力学参数精度略低于 SPR(受生物层均匀性影响) 2. 传感器探针为耗材,长期成本可能较高 |
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基于 SPR 的亲和捕获技术:将诱饵分子固定在 SPR 芯片上,通过 SPR 实时监测样品中靶分子的结合,捕获后结合质谱(MS)鉴定靶分子,实现未知互作分子的发现。 |
1.样品中与诱饵分子结合的未知靶分子(定性鉴定) 2.互作分子的相对结合强度(半定量) |
1. 未知互作分子的发现(如药物靶点的未知结合蛋白、疾病相关互作网络) 2. 复杂样品(细胞裂解液、血清、组织匀浆)中靶标捕获与鉴定 |
1. 直接从复杂样品中捕获并鉴定未知互作分子,无需预先知道靶标 2. 结合 SPR 实时监测结合过程,可区分特异性 / 非特异性结合 3. 整合 “互作检测 + 鉴定”,缩短发现流程 |
1. 需结合质谱分析,流程较长(捕获后需洗脱、酶解、质谱鉴定) 2. 非特异性结合可能干扰结果,需严格对照验证 |
技术服务
蛋白分子互作分析技术
技术选择建议
选择需结合研究目的和实验条件,核心原则如下:
1.已知互作的动力学分析:优先选 SPR(金标准,动力学参数最精确)或 BLI(高通量、操作简便)。
2.难以固定化分子的亲和力测定:必选 MST(无需固定化,溶液中检测,保持分子天然状态)。
3.未知互作分子的发现:唯一选择 SPR 分子垂钓(结合 SPR 捕获与质谱鉴定,适合复杂样品)。
4.高通量筛选(如药物初筛):优先 BLI(多通道并行,适配微孔板,效率高)。
5.复杂体系(如细胞裂解液)中的互作:MST(溶液中检测)或 SPR 分子垂钓(发现未知靶标)更优。
通过以上对比可见,四种技术各有侧重:SPR 和 BLI 聚焦已知互作的定量分析,MST 适合特殊分子的亲和力测定,SPR 分子垂钓则专注未知互作的发现,需根据具体需求灵活选择。
联系方式
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