膜蛋白研究中表面等离子体共振(SPR)技术的应用进展.pdf
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.综述.
膜蛋白研究中表面等离子体共振(SPR)
技术的应用进展
王娇,胡秦,李泽琳,曾毅
膜蛋白是一类能与生物膜结合或整合的蛋白质,承担着 用到对与RNA特异性结合的多肽和蛋白质的筛选。此外,
细胞内外物质交换、信号转导和调控等多种重要的生物学功
能,是生物膜功能的主要执行者。膜蛋白依据结构和功能的
不同可分为内在膜蛋白、外在膜蛋白和膜锚定蛋白,其中内
在膜蛋白占膜蛋白总数的70%~80%。膜蛋白是目前最重合”】。Park等以EGFP作为工具蛋白,验证了半胱氨酸标签
要的药物靶标,其靶向药物约占市场约物的50%以上…。 捕获抗体的可行性;进一步实验发现蛋白多聚体在芯片表面
然而膜蛋白的研究还面临诸多困难:(1)膜蛋白的丰度低、疏 有序排列,且比单聚体具有更强的吸附能力m1。利用逆转录
水性强,膜蛋白的表达和鉴定难度大;(2)膜蛋白的稳定性和 病毒的出膜特性,使膜蛋白表达在病毒样颗粒表面,并将之
功能受两亲性环境影响,一般蛋白质分析手段中使用的增溶 与生物芯片偶联,用于检测HIV一1病毒gpl20与细胞膜受体
剂很容易破坏膜蛋白的结构和功能。
结构的缺点,也避免了使用增溶剂和纯化过程。
1 表面等离子体共振(SPR)技术——应用于膜蛋白研究的
1.2 提供天然的膜环境或拟膜环境 保持膜蛋白的活性构
关键技术
型,除了选择合适的芯片偶联方式,更重要的是在芯片表面
1.1 膜蛋白在传感芯片表面的偶联方式 为了能够快速、 构建具有机械稳定性的脂质双分子层,使膜蛋白与生物分子
定量的筛选与膜蛋白结合的配体以及识别与免疫和肿瘤相 之间的作用处于与天然生物膜相似的膜环境中。BIAcore“
关的膜结合生物标志物,反应中的膜蛋白必须具有生物活 系统的L1和HPA传感芯片通过金膜表面附着的亲脂性葡
性。通过芯片表面葡聚糖直接偶联的方式可能影响膜蛋白 聚糖化合物捕捉疏水性的脂质体。,形成磷脂双分子层或单脂
质体结构,可实现对膜蛋白与其结合物相互作用的分析¨o。
的结构和功能。包被Ni“活化次氨基三乙酸(NTA)或链霉
素(SA)的传感芯片,分别通过金属螯合和链霉亲和素偶联
带有组氨酸(His)或生物素标记的蛋白。这两种偶联方式不膜进行MMP.3和CD,。的配体筛选时,可有效减少受体和配
仅保持了膜蛋白的生物活性,而且提高了偶联蛋白的特异 体的非特异性吸附,其中对MMP一3的检测限可达到0.14
nM-9
性。Maalouli等将金属膜表面共价连接金属复合物的单分子
膜,利用其结合带有His标签且具有分子取向的多肽¨。。该 (SAM.MHDA)芯片,表现出良好的信噪比且芯片单位面积结
合的蛋白分子分别是Cl和CM5芯片的1.7和10倍¨…。这
方法证明修饰后的SPR界面结合带有His标签多肽的特异
类对生物芯片的改造不仅实现了对膜蛋白一生物分子相互作
性提高。Mizugucho等将生物素化的表皮生长因子固定于
SA芯片表面用以结合表皮生长因子受体的细胞外区域。实 用环境的尽可能模拟,更提高了检测灵敏度和结合特异性。
验中的生长因子受体存在于完整的细胞上,未经裂解和纯 1.3 SPR技术在膜蛋白研究的转折点——纳米材料的应用
化,结果证实这种偶联方式的特异性良好,可作为膜受体特 膜蛋白研究领域中一个重要的方向是高通量筛选与膜蛋
异性药物筛选模型[31。Anrer等在分析SARS核衣壳蛋白和白结合的生物分子和药物,现有的SPR传感设备已经可以进
RNA相互作用的实验中先将生物素化的DNA固定于SA芯行96~
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