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NiHC:用于基于片段的药物发现的高亲和力多镍 NTA 传感器芯片

 更新时间:2022-07-14 点击量:1857

NiHC:用于基于片段的药物发现的高亲和力多镍 NTA 传感器芯片


XanTec bioanalytics专门制造与市场上所有主要表面等离子共振 (SPR) 仪器品牌兼容的高质量传感器芯片。通过不断的研究,XanTec 开发了当今可用的*泛的传感器芯片组合,为几乎所有应用提供量身定制的解决方案。

基于片段的药物发现 (FBDD) 已成为高通量筛选 (HTS) 的替代方案,以改善小分子候选药物的发现。筛选低分子量片段可以识别比 HTS 2具有更好效率和生理特征的命中化合物。

SPR 生物传感器技术是筛选片段库3的主要生物物理方法之一,因为尽管许多分析物具有低分子量和低亲和力,但较新的仪器可实现足够高的信噪比以生成可靠的数据。

在以前使用 SPR 建立 FBDD 测定的方法中,配体以高固定水平共价固定在传感器表面上,以确保蛋白质稳定地结合到传感器芯片表面。或者,将生物素化的蛋白质固定在链霉亲和素涂层的传感器表面上,其固有缺点是分析物可能与链霉亲和素发生非特异性相互作用。两种固定方法都无法从传感器表面去除结合的配体,这很关键,例如,当使用 GPCR 或其他敏感蛋白质时,这些蛋白质通常会在长时间的筛选活动中变性。

A)具有固定化His 6-标记融合蛋白的单个NTA基团的刚性羧甲基化葡聚糖水凝胶。
B)柔性HC水凝胶形成聚-NTA螯合“笼",用于His 6-标记融合蛋白的高亲和力固定。
图 1. NiD(基于葡聚糖)和 NiHC(基于线性聚羧酸盐的传感器芯片涂层用于 His 6标记生物分子的可逆固定的比较。

为了使这组敏感分子可用于 FBDD,已经进行了各种尝试以通过基于亲和力的 His 6 /镍-次氮基三乙酸 (NTA) 偶联来可逆地固定它们(图 1)。先进的 NTA 传感器芯片基于用 NTA 基团修饰的羧甲基葡聚糖 (CMD) 水凝胶。由于 His 6 -标签和 Ni 2+ -NTA-复合物之间的亲和力相对较低,配体从传感器芯片表面连续解离会导致不需要的基线漂移。在筛选小分子时,这种漂移效应很容易超过特定信号,因此是一个主要问题。

图 2. 比较NiD 和 NiHC 传感器芯片上His 6标记融合蛋白 (59.7 kDa; AbCam #ab52213) 的固定能力和稳定性的两个传感图的叠加图。两种相互作用均基于扩散校正的 1:1 结合模型进行拟合。NiHC 上的固定显示了大约。与固定在 NiD 传感器芯片上的稳定性相比,稳定性提高了 200 倍。

为了解决这个缺点,XanTec的表面化学家开发了一种基于强水合且非常柔韧的聚羧酸盐聚合物骨架的 poly-NTA 传感器芯片水凝胶涂层。与标准 CMD-NTA 化学相比,这些具有30、200、1000和 1500 nm 厚度的新涂层可以将捕获的 His 6标记配体的稳定性提高 2-3 个数量级,与最近开发的 Tris-NTA 4。

图 3. His 6标记蛋白 A/G 融合蛋白与单 NTA 衍生羧甲基葡聚糖(上)和 XanTec 的聚 NTA 传感器芯片(下)的相互作用/亲和性图谱。从右上角到左下角增加亲和力。亲和力图是使用 EvilFit 5通过结合/解离速率常数计算的。

图 2 和图 3 显示了在XanTec 的poly-NTA 表面 NiHC1000M 上捕获的 His 6标记配体(蛋白质 A/G 融合蛋白)比在 NTA 衍生的 CMD 水凝胶(单 NTA)上更高的稳定性。尽管该表面具有高亲和力,但再生条件 (EDTA) 是温和的,与标准单 NTA 传感器芯片的条件相同。

Byun 等人的出版物 6 生动地证明了多齿高亲和力 Ni-NTA 表面在小分子 SPR 测量中的有效使用。直接结合试验用于研究 cGMP (345 Da) 和 cGMP 类似物 (8-NBD-cGMP, 605 Da) 与恶性疟原虫( Pf PKG)的 cGMP 依赖性蛋白激酶结合的动力学,该蛋白激酶与疟疾相关寄生虫。即使在高固定能力下,使用的XanTec bioanalytics高亲和力 NiHC NTA 传感器芯片也没有显示出浸出效应,因此可以评估远低于 10 RU 的 R最大值(图 4)。

图 4. cGMP 和 8-NBD-cGMP 与 PfPKG 催化结构域(残基 401-853)结合的表面等离子共振分析显示出相似的结合动力学。通过在 XanTec bioanalytics 高亲和力 NiHC NTA 传感器芯片上捕获多组氨酸标记的Pf PKG 401–853 并注入 cGMP (345 Da) 稀释系列 45 s (A)或 8-在 Biacore™ 上进行直接结合测定NBD-cGMP (605 Da) 70 秒(B)。采用 Langmuir 1:1 模型进行数据拟合。

结论

与 NTA 衍生的羧甲基葡聚糖相比,使用XanTec*的 poly-NTA 传感器芯片(NiHC 组),可以建立更高的固定化水平,并具有显着减少浸出的额外好处,从而实现几乎无漂移的基线。这允许在扩展的 FBDD 活动期间重复固定敏感配体,因为 NiHC 芯片表面在许多相互作用周期中是*可再生的。