蛋白質(zhì)-細胞實時相互作用分析系統(tǒng)

研發(fā)團隊
十年前，烏普薩拉大學(xué)研發(fā)團隊發(fā)明了SPR技術(shù)，現(xiàn)已成為大分子相互作用研究的典范。2011年該團隊最新LigandTracer Green的發(fā)布，首次實現(xiàn)了以熒光標記檢測方法在細胞和組織水平上進行實時蛋白互作研究，為藥物研發(fā)、腫瘤研究、病毒研究及蛋白質(zhì)組學(xué)提供強大可靠的實時分析數(shù)據(jù)。LigandTracer系列產(chǎn)品成為一款專業(yè)的蛋白-細胞相互作用實時分析系統(tǒng)，相關(guān)文獻發(fā)表于Nature以及病毒學(xué)、核醫(yī)學(xué)的頂級期刊。

Ligandtracer產(chǎn)品系列：

Ligandtracer Green：可滿足大部分實驗室研究要求，采用便捷的熒光標記檢測

Ligandtracer Grey：為使用¹²⁵I標記的同位素實驗室設(shè)計

Ligandtracer Yellow：為使用¹¹¹In,¹⁷⁷Lu,¹⁸F, ¹¹C ¹³¹I和類似標記的同位素實驗室設(shè)計

Ligandtracer White：為使用¹⁴C, ³⁵S, ³²P, ³³P ,¹³¹I和正電子放射體 (比如 ¹⁸F)標記的實驗室設(shè)計

Ligandtracer應(yīng)用

蛋白質(zhì)是生命功能的主要執(zhí)行者，許多蛋白質(zhì)的功能發(fā)揮是通過蛋白質(zhì)相互作用實現(xiàn)的。人類細胞中約有7000種蛋白質(zhì)，其中30%在細胞膜上，控制細胞分子運作機制的信號有60%-70%由這些膜蛋白產(chǎn)生，但膜蛋白很難提純，現(xiàn)有的檢測大多是將膜蛋白從其所處環(huán)境中分離，這些方法不僅昂貴耗時，還可能會影響目標膜蛋白的功能。此外，蛋白互作是非共價結(jié)合的動態(tài)過程，有相互作用往往很弱，不易檢測到，甚至有些蛋白結(jié)合或解離的時間很短，使常規(guī)的檢測方法受限。

親和力是生物分子反應(yīng)達到平衡（穩(wěn)態(tài)）時的理論，它反映結(jié)合的強度。動力學(xué)是研究分子間是怎樣相互作用并達到穩(wěn)態(tài)的，反映結(jié)合的快慢。有些配體受體互作有相同的親和力，卻顯示不同的動力學(xué)。這些動力學(xué)相關(guān)的信息在新藥篩選方面會更加有用，例如要求效果快速的安眠藥就必須是快速與受體結(jié)合，而要求藥效時間長的止痛藥則需要解離慢且與受體結(jié)合時間長久。

LigandTracer為科學(xué)家提供了一個無需分離膜蛋白、在細胞水平上即可檢測蛋白功能的平臺，此外它還能在組織或蛋白水平檢測靶蛋白質(zhì)和其他多種生物分子之間的相互作用，并進行實時動力學(xué)和親和力研究。LigandTracer成功實現(xiàn)了實時定量蛋白細胞互作，也成功實現(xiàn)定量細胞表面受體數(shù)量。

LigandTracer系統(tǒng)應(yīng)用于配基-受體的相互作用、抗原-抗體相互作用的免疫學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、醫(yī)學(xué)診斷、藥物研發(fā)和篩選、疾病治療等研究，涵蓋了蛋白-蛋白互作、蛋白-細胞/組織切片互作、病毒-細胞互作、藥物分子-細胞互作、細菌-細胞的結(jié)合。

﹡動力學(xué)分析：抗體特異性、抗體與細胞的親和力、抗體的親和-解離速率（Kd常數(shù)）、抗體的結(jié)合濃度
﹡細胞表面受體定量
﹡抗體評價：親和力及特異性測定
﹡藥物研發(fā)：EC50、Emax，細胞周期研究中同步化的檢測（同位素標記）
﹡疾病治療：癌分子靶向治療藥物療效監(jiān)測，抗輻射條件下DNA的合成與修復(fù)

Ligandtracer功能

親和力和動力學(xué)測定

LigandTracer可以實時檢測蛋白互作過程，因此即使對有相同的親和力但結(jié)合解離不同的動力學(xué)過程也能捕獲準確信息。通過比較不同濃度標記蛋白的信號峰值可計算細胞和蛋白相互作用的親和力大小。另外通過吸附與截留實驗，可以檢測蛋白結(jié)合解離過程，得到其動力學(xué)參數(shù)。

三種不同濃度標記配體與受體結(jié)合，平滑曲線代表了與之匹配的互作類型

高親和力結(jié)合的孵育時間的確定

對于高親和力抗體尤其一些治療藥物如 K_D <1 nM，常規(guī)方法所用孵育時間往往達不到假定的反應(yīng)平衡而導(dǎo)致結(jié)果不準確。而LigandTracer實時捕獲結(jié)合解離信息，不再依賴于反應(yīng)達到平衡，大大降低了實驗的盲目性和不確定性，避免了錯誤的實驗結(jié)果。

LT Green檢測FITC標記pertuzumab與SKOV3細胞HER2受體結(jié)合，Alexa Fluor ® 488標記cetuximab 與U343細胞EGFR結(jié)合。結(jié)果：即使抗體濃度達到4.4 nM，遠高于其相應(yīng)K_D，反應(yīng)達到平衡均超過20h。這二種抗原抗體的結(jié)合均表現(xiàn)出極高的親和力，如果僅單獨研究親和力無法獲知反應(yīng)達到平衡的時間。

Antibody-antigen interactions: What is the required time to equilibrium?Andersson K etc., Nature Preceedings (2010) 

LigandTracer Green

熒光標記檢測，對FITC標記的化合物或其它具有相同激發(fā)波長和發(fā)射波長的熒光標記物進行實時觀察。

可選擇的檢測器：

*藍色（488nm）-綠色（535nm）FITC和其它類似熒光標記

*黃色（590nm）-紅色（632nm）TexasRed和其它類似熒光標記

*紅色（632nm）-近紅外（670nm）Alexa Fluor和其它類似熒光標記

應(yīng)用

相同的親和力，不同的動力學(xué)

親和力是生物分子反應(yīng)達到平衡（穩(wěn)態(tài)）時的理論，它反映結(jié)合的強度。動力學(xué)是研究分子間是怎樣相互作用并達到穩(wěn)態(tài)的，反映結(jié)合的快慢。

LigandTracer實時反映動力學(xué)互作全過程，相同的親和力，卻有二種不同結(jié)合解離的動力學(xué)過程。這是傳統(tǒng)終點飽和法無法獲知的。對于fast on- fast off類型的蛋白互作來說，它可能在短時間內(nèi)即達到平衡后不久開始解離，但若孵育時間長可能會在洗脫過程之前就開始解離、當(dāng)洗脫后可能已全部解離，終點法測定會誤以為根本沒有結(jié)合；而對slow on- slow off類型來說，為達到動態(tài)平衡往往需要數(shù)小時甚至數(shù)天，但因曲線趨勢變化很微弱，往往會被誤以為已經(jīng)達到平衡；如果單獨靠進一步延長孵育時間，又存在抗體蛋白被細胞代謝掉的危險，從而結(jié)果也不準確。這些動力學(xué)相關(guān)的信息在新藥篩選方面會更加有用，例如要求效果快速的安眠藥就必須是快速與受體結(jié)合，而要求藥效時間長的止痛藥則需要解離慢且與受體結(jié)合時間長久。

研究實例

1.蛋白-細胞相互作用：親和力測定

2.單抗-細胞相互作用：結(jié)合解離動力學(xué)測定

3.抗癌藥物-細胞相互作用：高親和力結(jié)合的孵育時間的確定

4.蛋白-細胞相互作用：受體數(shù)量定量

5.單抗-不同細胞相互作用：特異性結(jié)合測定

6.病毒-細胞相互作用

7.蛋白-組織相互作用：與IHC方法比較

8.蛋白-蛋白相互作用

詳細內(nèi)容請查看附件蛋白質(zhì)資料.zip

參考文獻

LT Green
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