在活细胞内研究化合物与靶蛋白相互作用,是一个复杂但关键的过程,它对于理解药物的作用机制、优化药物设计以及评估药物效果至关重要。以下是一些常用的方法和技术:
一、NanoBRET™ Target Engagement Assays
1.原理:
NanoBRET™ Target Engagement Assays 是一种在活细胞内研究蛋白与小分子化合物相互作用的检测系统,它基于能量共振转移(BRET)技术。该技术使用NanoLuc®萤光素酶作为能量供体,带有荧光基团618的示踪剂-NanoBRET™ tracer(能量受体)可以透过细胞膜,进入细胞与NanoLuc®-靶点融合蛋白相互作用产生BRET信号。待测化合物与靶蛋白的亲和力通过其与NanoBRET™ tracer的竞争性置换来检测。
2.步骤:
准备细胞:将细胞与NanoLuc®-靶点融合蛋白表达系统结合。
加入示踪剂:向细胞中加入NanoBRET™ tracer。
加入待测化合物:随后加入待测化合物,观察其与靶蛋白的结合情况。
检测信号:检测BRET信号的变化,以此评估待测化合物与靶蛋白的相互作用。
3.应用:
该技术可用于量化细胞内化合物的亲和力或表观Ki,以及部分占有率,评估化合物在细胞内的渗透性,检测化合物在活细胞中的滞留时间,还可用于抑制剂筛选和比较不同化合物的IC50值。
二、表面等离子体共振(SPR)
1.原理:
SPR是一种高灵敏度和实时性检测蛋白质和小分子结合的方法。它将蛋白质或小分子固定在金属表面上,再将另一种分子流入观察区域,分子间相互作用会影响表面等离子体共振的特性,通过测量这些特性的变化来检测分子间相互作用。
2.优点:
灵敏度高,可以在低摩尔浓度下检测分子间相互作用。
实时性,能够实时观察分子间相互作用的动力学过程。
3.缺点:
需要复杂的硬件设备和软件程序。
对非金属表面上的分子不能进行检测。
分子固定可能影响分子间相互作用的特性。
三、 荧光共振能量转移(FRET)
1.原理:
FRET是指一个分子(发荧分子)的荧光能量被另一个分子(接受分子)吸收,从而使发荧分子的荧光强度降低的现象。通过将小分子标记为接受分子,将蛋白质标记为发射分子,可以观察小分子和蛋白质之间的FRET效率变化来确定它们之间的结合情况。
2.优点:
可以在体外或体内进行。
可以研究结合过程的动态变化。
不会干扰分子的结构和功能。
3.缺点:
需要足够精确的定位和定量。
需要在FRET效率变化和结合关系之间建立足够的关联。
四、其他方法
除了上述方法外,还有分子动力学模拟、核磁共振氢解质谱(NMR Spectroscopy)、免疫荧光(IF)、荧光素酶促还原(BERA)、荧光酶联免疫吸附分析(ELISA)、荧光原位杂交(FISH)以及荧光滴定法等,这些方法各有优缺点,适用于不同的研究目的和样品特点。
总结
在活细胞内研究化合物与靶蛋白相互作用是一个综合性的过程,需要根据具体的研究目的和样品特点选择合适的方法。上述介绍的NanoBRET™ Target Engagement Assays、SPR和FRET等方法在这一领域具有广泛的应用和重要的价值。