深入了解相互作用的本质

生物分子之间的相互作用是任何生物工艺的关键决定因素。例如，跨膜信号转导就是通过与G 蛋白偶联受体 (GPCR)的蛋白-蛋白相互作用来实现，并通过伴侣蛋白维持复合物的结构。通过翻译后磷酸化对蛋白进行酶促修饰也是通过此类相互作用实现。目前已确定了数十万种相互作用，并收集在 IntAct 等数据库中。利用这种数据库，可将相互作用组合成通路并可进行进一步研究。

您知道吗？使用 Biacore™ SPR 系统可以简化蛋白-蛋白相互作用研究。阅读以下文章可以获得启发：

Suzuki N, Tsumoto K, Hajicek N. et al. Activation of leukemia-associated RhoGEF by G13 with significant conformational rearrangements in the interface. J. Biol. Chem. 2009;284:5000-5009. doi: 10.1074/jbc.M804073200.

 

开展动力学研究，解读结构与功能之间的关系

细胞是一个动态系统。因此，识别是否互作只是相互作用分析的第一步，接下来通常需要进行动力学研究，才能回答以下问题：

  • 分子结合的速率有多快？
  • 复合物解离的速率有多快？

动力学研究可确定在给定时间范围内是否发生复合物结合或解离。结合和解离速率的测量也可确定在平衡状态（稳态指结合与解离达到平衡）下会形成多少复合物。这就是相互作用的亲和力。通过研究动力学，可以解读结构与功能之间的关系，并且可以更深入地了解生物机制。

使用 Biacore™ 系统进行动力学研究很简单（图 1）。阅读以下研究文章，了解研究人员如何进行动力学研究：

Robertson N, Jazayeri A, Errey J. et al. The properties of thermostabilised G protein-coupled receptors (StaRs) and their use in drug discovery. Neuropharmacology. 2011;60:36-44. doi: 10.1016/j.neuropharm.2010.07.001.
Bokhovchuk F, Mesrouze Y, Izaac A. et al. Molecular and structural characterization of a TEAD mutation at the origin of Sveinsson's chorioretinal atrophy. FEBS. 2010;286:2381-2398. doi: 10.1111/febs.14817.

 

图 1. 动力学检测范围宽泛，从最快的结合速率到最慢的解离速率均可完成检测。即使极端动力学特征的相互作用（例如，解离速率极慢），也可以被检测出来，并能够清晰地加以区分。

通过蛋白的结构域了解蛋白的工作原理

生物分子的结构通常对其功能至关重要。结构可能是静态的，但通常都是动态的，会影响与其他生物分子的相互作用或被其影响。正如酶一样，结构变化通常对功能具有重要作用。蛋白结构可通过测序确定。然后，可采用 X 射线晶体学和核磁共振 (NMR) 等生物物理学方法确定蛋白与辅因子发生相互作用的三维结构。要想了解构象变化和结构在相互作用中起到的作用，需要采用其他方法。这些方法包括生物化学分析和生物物理学技术，如基于 SPR 的分析。

阅读以下文章，了解研究人员如何使用 Biacore™ 系统探索蛋白结构域：

Klein T, Vajpai N, Phillips JJ. et al. Structural and dynamic insights into the energetics of activation loop rearrangement in FGFR1 kinase. Nat. Commun. 2015;):7877. doi: 10.1038/ncomms8877.
Pan B-S, Perera SA, Piesvaux JA. et al. An orally available non-nucleotide STING agonist with antitumor activity. Science. 2020;369:993. doi: 10.1126/science.aba6098.

 

通过表面等离子共振分析获得答案

因为表面等离子共振分析可以提供非常丰富的数据，因此可以帮助解答各类相互作用方面的关键问题。它可以帮助全面了解几乎任何类型生物分子的相互作用情况。下面是一些可以深入探讨的问题：

  • 相互作用物是否结合？
  • 相互作用的特异性如何？
  • 结合强度如何？（亲和力）
  • 结合和解离速率有多快（动力学）？
  • 温度对结合有何影响（热力学）？
  • 样本中有多少活性相互作用物（活性浓度检测）？

如果您现在使用的是终点技术，那么您只能获得基本信息，例如结合强度（亲和力）。因为亲和力取决于结合和解离速率的比率，所以具有相同亲和力的分子其动力学特征可能差异非常大。使用 Biacore™ SPR 系统可进行实时、无标记的相互作用分析，可以提供关键数据，即使是在与具有挑战性的靶标进行相互作用分析时，也可以显著区分这些重要差异（图 2）。


图 2. 蓝色传感图显示的是较快的动力学特征：该类分子需要进行低剂量高频率给药以占据靶标。橙色传感图显示的是较慢的动力学特征：该类分子需要进行高剂量给药可长时间占据靶标。

目前有 6 万篇已发表的文章中中引用了 Biacore™ 技术，该数字还在不断增加。哪些人在使用该技术？

  • 全球范围内的学术研究机构和大学，使用Biacore™对关键分子进行定义和表征，进而解读其功能性的相互作用
  • 世界各地的制药和生物技术企业，使用Biacore™对药物进行筛选、表征和质量控制
  • 诊断和试剂供应商企业，使用Biacore™对抗体和试剂进行特性鉴定

点击此处访问更多参考文献：

如果以下问题对您非常重要，可以在研究中选择 SPR 和 Biacore™ 系统：

  • 稳定性和可重现性 在对超过 100 名 Biacore™ 系统用户进行的市场调查中，超过 90% 的受访者表示对我们系统的稳定性和可重现性感到满意。超过 50% 的受访者表示非常满意。
  • 高灵敏度和宽动力学范围 这意味着您可以进行各种分子类型、各种样品类型、各种互作特征、各种应用领域的相互作用分子。
  • 多种支持手段 您可以轻松获得各类包括方法、应用程序的操作指南。您也可以选择线上的自学课程或参加现场培训课程。
  • 内部应用专业知识 您可以联系我们经验丰富的应用科学家，他们会开发新应用和新方法以满足您的需求。
  • 易用性 即使专业知识有限，同样可以获得高质量的数据。超过 60% 的受访用户表示对我们的易用性非常满意，40% 的受访用户表示满意。
  • 创新 我们利用机器学习技术，提供AI智能化数据评估支持，引领创新趋势。这种创新可节省数据解读时间，并将使用者差异降至最低。
  • 服务遍及全球和本地： 无论全球还是本地，我们都有应用科学家和系统维护工程师为您提供服务。
  • 高质量数据 我们的微流控技术旨在提供高质量数据，可精确控制样本体积，在实验通道中样本与缓冲液不会相互扩散。这既适用于纯化样品，也适用于复杂的细胞培养物、血清或血浆样本。
  • 经济实惠 R芯片表面可重复使用，因此可用同一实验通道进行不同样品的多种实验，从而降低每份样品的成本。Cytiva 提供不同的 Biacore™ 系统型号，最多可配备 16 个通道。
  • 专业技术 超过 90% 的调查受访者认为，由于我们在无标记相互作用分析市场拥有超过 30 年的经验，我们拥有专业技术，并且能够提供创新性解决方案。SPR 技术已被FDA, EMEA认可，同时被中国、美国、日本等多国药典收录。