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利用生物膜干涉技术测定竞争性结合
2019/08/27 18028

作者:李亚妃


生物膜干涉技术(BLI)是一种实时检测分子间相互作用的技术,实验需要利用亲和或其他方法将一个生物分子固定在传感器上,检测另一物质的结合解离过程,样品用量少,可检测亲和力范围广泛,可得到kon koff KD等动力学参数。广泛应用在小分子药物筛选,抗体药物表征分析,蛋白质功能鉴定等方向,可检测样品包括小分子(>100da)、核酸、蛋白质、脂质体、糖类、细胞等。

利用BLI可分析抗原抗体之间的表位。对于鉴定多个抗体是否结合抗原的同一表位,及其他的生物分子之间是否存在竞争性结合有三种设计方法,以B1,B2竞争性结合A为例:

1. in-tandem:固定A 依次结合B1-B2

实验一般包括:

A-B1-B2   实验组1
A-B1-0     对照组
A-0-B2     实验组2
A-B1-B1   自反应
如果B1与A的K off大于10E-4,则需要在B2中加入同样浓度的B1。
实验有效性:自反应信号比实验组2 小于20%。
判定标准:实验组1信号比实验组2信号
60%-100%:完全不竞争
20-60%:    部分竞争
<20%: 完全竞争
案例1:Human Antibodies that Slow Erythrocyte Invasion Potentiate Malaria-Neutralizing Antibodies.Cell, Volume 178, Issue 1, 27 June 2019, Pages 216-228.e21。
文中将RH5蛋白固化在传感器上,依次与两个抗体结合,来进行表位分组。

图中结果说明A组抗体之间结合不同表位,B组之间则有竞争性结合。

案例2:Neutralization of Zika virus by germline-like human monoclonal antibodies targeting cryptic epitopes on envelope domain III;《Emerging Microbes&Infections》

为了观察不同抗体对ZIKV病毒的中和能力,作者用BLI设计了epitope mapping和competitive binding实验。


文章的结果显示,m301与m304竞争性结合D3,m302或m303与另外三个抗体都没有竞争,从而揭示了D3有三个抗体结合表位。

2. premix: 固定B1 结合A+B2的混合物
B1-(A+B2)  实验组1
B1-A          实验组2
B1-0          对照组
B1-B2        非特异组
判定标准:实验组1信号比实验组2信号
>1:     完全不竞争
0.2-1: 部分竞争
<0.2: 完全竞争

案例1:Cryo-EM Structure of Chikungunya Virus in Complex with the Mxra8 Receptor.Cell, Volume 177, Issue 7, 13 June 2019, Pages 1725-1737.e16。

蛋白Mxra8是CHIKV的受体,作者开发了一系列针对Mxra8某个位点结合的单克隆抗体,本文用BLI先将CHIKV固定在传感器上,分析Mxra8及其与抗体的混合物,观察这些抗体的对CHIKV的阻断效果。

结果发现抗体4E7.D10和8F7.E1,1G11.E6能阻断病毒的结合,前两者是识别Mxra8的D1结构域,而后者是识别D2结构域。

案例2:Yu Y , Jin Y , Zhou J , et al. Ebselen: mechanisms of glutamate dehydrogenase and glutaminase enzyme inhibition[J]. ACS Chemical Biology, 2017:acschembio.7b00728.

文章通过BLI首先测定了依布硒林衍生物CPD4与三个蛋白GDH/KGA/TrxR的结合,然后测定CPD4与GDH/KGA/TrxR和不同浓度谷氨酸/谷氨酰胺混合物的结合,以分析谷氨酸/谷氨酰胺对CPD4结合这三种蛋白的影响。

文中结果显示,谷氨酸和谷氨酰胺都会封闭GDH/KGA/TrxR与CPD4的结合,表明谷氨酸/谷氨酰胺与CPD4共享同样的蛋白(GDH/KGA/TrxR)结合位点。
3. sandwich: 固定B1 依次结合A-B2
B1-A-B2  实验组
B1-A-0   对照组
B1-0-B2  非特异组
B1-A-B1  自反应
实验有效性:自反应信号小于0.1nm;非特异组信号小于0.1nm。
判定标准:B-A-C第二步结合有明显信号
sandwich方法在实际实验中较少涉及,但也可作为一种选择。

需要注意的是,上述实验设计是基于A-B1 A-B2的结合解离实验在BLI上已得到有效数据。此外,由于BLI的信号与分析物的大小有直接关系,所以判定标准需依具体实验而定。

本文章版权归清华大学蛋白质研究技术中心蛋白质制备与鉴定平台所有



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