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單分子質(zhì)量光度表征溶液中生物分子native特征詳解

瀏覽次數(shù)：642　發(fā)布日期：2024-8-6　來源：本站　僅供參考，謝絕轉(zhuǎn)載，否則責(zé)任自負(fù)

分子質(zhì)量光度法（Mass Photometry）是一種革命性的分子分析新方法。它能夠準(zhǔn)確測量溶液中天然狀態(tài)下的單個分子的質(zhì)量和數(shù)量，無需標(biāo)記。這種方法為生物分析和生物分子功能研究提供了獨(dú)特的價值。

單分子質(zhì)量光度分析系統(tǒng)測量結(jié)果圖示

與傳統(tǒng)技術(shù)的對比提供的獨(dú)特價值

無需標(biāo)記，通過分子量及分子數(shù)量直接表征生物大分子溶液中native特性

-單分子計數(shù)native狀態(tài)下所有大分子的單體、寡聚物和非特異性聚集體等所有亞群信息；
測試復(fù)雜體系中的分子相互作用

-測試native狀態(tài)下多價態(tài)分子相互作用，如二抗、三抗、蛋白二聚及多聚體等參與的多位點(diǎn)結(jié)合等；
快速且易于使用（<3min出結(jié)果)，僅微量樣品（ng樣品量）

-立刻確認(rèn)蛋白及核酸樣品的分子量，用于功能和其他測試。

單分子質(zhì)量光度分析系統(tǒng)工作原理

分子質(zhì)量光度法建立在干涉反射顯微鏡和干涉散射顯微鏡的原理之上。由牛津大學(xué)Kukura教授研究組開發(fā)，利用檢測光路中的新穎空間相位裝置和精細(xì)的圖像分析軟件，展示了所見即所得的特性。

適用于各種生物大分子（例如蛋白、抗體、核酸、脂質(zhì)和病毒等）

分子質(zhì)量光度分析系統(tǒng)的應(yīng)用

01 樣品表征

抗體的降解

下圖顯示了分子質(zhì)量光度分析系統(tǒng)觀察到的NISTmAb（人源化IgG1κ單克隆抗體）的質(zhì)量分布及其在+4°C下長期儲存一段時間后的降解情況。

載鐵蛋白與全鐵蛋白

載鐵蛋白（ApoF）是一種球狀蛋白質(zhì)復(fù)合物，由形成納米籠的24個蛋白質(zhì)亞基組成。在鐵的存在下，ApoF與多個離子相互作用，形成一種稱為全鐵蛋白或簡稱鐵蛋白的復(fù)合物。每個鐵蛋白分子可以儲存數(shù)千個鐵（Fe3+）離子，從而改變其質(zhì)量分布。緊密峰載鐵蛋白質(zhì)量分布與鐵芯鐵蛋白的寬質(zhì)量分布之間的差異如下圖所示。

氧核糖核酸

基因泰克公司以最小樣本評估m(xù)RNA純度，用于基因治療藥物的開發(fā)。

02 蛋白質(zhì)寡聚化

蛋白質(zhì)寡聚化的評估對于詳細(xì)了解復(fù)雜的生物過程至關(guān)重要，質(zhì)量光度法提供具有單分子靈敏度的分子量及分布，因為它可以直接快速量度是蛋白的寡聚化。

低聚狀態(tài)

下圖，質(zhì)譜光度法表征了四種不同的蛋白質(zhì)：蛋白質(zhì)A、β-淀粉酶、脲酶和甲狀腺球蛋白。通過質(zhì)量光度表征，展示這些蛋白質(zhì)表現(xiàn)出一系列行為 - 從純單體（如蛋白質(zhì)A）到多種狀態(tài)之間的動態(tài)平衡。

抗體寡聚化

2G12 IgG是一種針對HIV包膜糖蛋白gp120的單克隆抗體。在下圖中，質(zhì)量光度法揭示了基線分離的2G12單體和二聚體的分布。

03 大分子組裝

GroEL

GroEL屬于伴侶蛋白家族，因此有助于細(xì)胞中其他蛋白質(zhì)的正確折疊和組裝。它由14個單體組成，形成籠狀結(jié)構(gòu)。質(zhì)量光度法可以在不存在或存在ATP的情況下監(jiān)測該復(fù)合物的形成（如下圖）。

核糖體

核糖體是蛋白質(zhì)和RNA的大分子組裝體，是蛋白質(zhì)合成的中心位點(diǎn)。鎂離子在完整（70S）配合物的組裝中起著微妙而重要的作用。在沒有鎂的情況下，大腸桿菌核糖體迅速分解成它們的30S和50S亞基。質(zhì)量光度法使我們能夠監(jiān)測這些過程（如下圖）。

AAV病毒（滿殼和空殼率）

腺相關(guān)病毒（AAV）是研究最活躍的基因治療載體之一。在圖中的示例中，質(zhì)量光度法可分離空衣殼（~3.7 MDa）和DNA負(fù)載衣殼（~1 MDa位移）。

脂質(zhì)體

脂質(zhì)納米盤是一種膜模擬物，其中一簇脂質(zhì)被蛋白質(zhì)帶包圍，質(zhì)量光度法可以監(jiān)測光盤的平均質(zhì)量，以及它如何隨著脂質(zhì)組成和/或蛋白質(zhì)帶的變化，從而定量脂蛋白納米盤。

04 分子相互作用

抗原抗體相互作用

質(zhì)量光度法可用于確定單價和多價相互作用的結(jié)合親和力。

下圖說明了如何使用質(zhì)量光度法來量化分子相互作用。通過單獨(dú)和混合測量曲妥珠單抗抗體及其靶抗原Her2的質(zhì)量，可以量化單個抗體分子與靶抗原之間的相互作用。

脫氧核糖核酸-蛋白質(zhì)

質(zhì)譜光度法不僅可以檢測DNA結(jié)合，還可以提供有關(guān)DNA結(jié)合時蛋白質(zhì)的寡聚狀態(tài)如何變化的信息。

監(jiān)測PROTAC三元絡(luò)合物

靶蛋白（具有結(jié)合位點(diǎn)BD1和BD2）
質(zhì)子（MZ1）
E3連接酶（VHL）
MP分布顯示作為MZ1函數(shù)的三元絡(luò)合物形成（PROTAC）濃度
靶蛋白和連接酶抑制復(fù)合物的結(jié)合位點(diǎn)飽和

05 其他生物大分子

Karitro分析空殼和滿載的AdV樣品。

綜上所述，單分子質(zhì)量光度系統(tǒng)適用于生物大分子研究的各個方面，不但可以應(yīng)用于樣品的制備、質(zhì)量驗證的多個實驗環(huán)節(jié)，還可以提供獨(dú)特的多價態(tài)分子相互作用的研究，通過快速提供的分子質(zhì)量及數(shù)量數(shù)據(jù)，極大提高研究效率！

附：產(chǎn)品系列

三款產(chǎn)品分別用于蛋白/核酸/抗體，病毒和其他生物大分子。

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