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SPR,BLI,ITC和DSC的区别是什么?
2020年03月16日    活性筛选平台     浏览:13304 次

首先,SPR,BLI,ITC和DSC都是非常重要的相互作用分析的互补技术,所有这些技术都可以获取分子间结合的有无信息(YES Binding)以及结合强弱亲和力(KD)。可靠的结合需要多种技术的交互验证。


SPR和BLI是更为类似的技术,一个基于SPR(表面等离子共振技术),一个基于BLI(生物膜层干涉技术),但都是获取分子间结合和解离快慢,即结合动力学信息。


ITC测定的是分子间因为价键重组所造成吸热或者放热信息,可以给出结合与否,结合强弱,结合比例,和结合的真正热力学信息,当然现在也有第三方软件入Affinimeter使用ITC数据计算结合的动力学信息。ITC还有一个重要应用是做酶学动力学,这一点SPR和BLI做不了的,ITC既可以做酶促反应动力学的Km, Ki, kcat值,也可以测底物和酶的结合亲和力KD。


如果您需要获取结合快慢的信息,建议可以先考虑SPR和BLI,他们都是基于芯片或者tip头的表面结合过程,但由于其中一个ligand需要通过某种方式固定在芯片或者tip头上,需要认真考虑一种使ligand保持活性的方法,这对于成功的实验非常重要,同时由于需要固定在表面附近,ligand的自由度会有所降低,不一定和完全in solution状态一致。但是这两种技术的好处是相对于ITC而言,样品需要量还是要少差不多2-5倍,但需要稀释不同的配体浓度,另外,这两种技术都需要响应的耗材和试剂,相对于样品以外的成本而言要比ITC高一些。这两种技术也可以计算热力学信息,是通过不同温度下的动力学来计算范德霍夫焓变,而不是热力学焓变,这两者还是有区别。


ITC无需耗材,样品状态是in solution,没有对样品的构象有什么影响,可以直接获取真实热力学信息(因为是量热法,焓变直接获取),也不需要固定和再生,但是样品量需要会高一些,实验通量较低,不适合大批量筛选,一般适合对于初步筛选后的候选物进行验证,ITC的假阳性率很低。


对于小分子-蛋白结合或者蛋白-多肽结合的反应,在SPR或者BLI中一般只能获取稳态的亲和力,而无法获取动力学信息时,ITC给出的信息会给完整,比如热力学的全套参数,结合计量比N值在SPR和BLI也很难获取,因为这两种技术中最成熟的方程式按照1:1模式设定的。


但对于结合力比较强的蛋白-蛋白结合,如很强的抗原-抗体结合,如1 nm以下的结合,ITC可能需要用到竞争法来做,SPR和ITC可以比较好的做出,但对于1 nm以上的比如S蛋白和ACE2的结合力,亲和力在15-30 nm级别,ITC做出的数据非常漂亮而且标准。


特别强的亲和力,比如pM级别的,BLI和SPR也都很难做到,因为off rate太慢了,误差非常大,这个时候可以考虑使用微量热DSC来做,DSC可以做到fM-aM级别的结合亲和力,比如biotin和streptavidin之间的亲和力。


DSC主要应用还是用于分析蛋白质高级结构的稳定性,比如生物制药,或者样品高级结构的稳定性比如样品是否容易聚集,是否更容易结晶,从而为分子互作提供质量控制保证。


Malvern Microcal 应用专家