Biacore检测蛋白与小分子相互作用的常见问题(下)
在《Biacore检测蛋白与小分子相互作用的常见问题(上)》中我们着重介绍了在实验设计以及样品准备方面的问题,在本文的下篇中,我们还是从智荟专线收集的客户咨询出发,将继续讨论在实验进行过程中和最终的数据分析阶段可能遇到的常见问题,并逐一揭开上篇中遗留的各个悬念……
一、 关于溶剂校正的问题
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什么情况下需要进行溶剂校正?

图1. 运行缓冲液的高折光率与高偶联造成活性通道与参比通道的信号差异[1]。
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如何进行溶剂校正?

图2. 典型的溶剂校正曲线示意图[1]。
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如何判断溶剂校正的结果是否正常?
如果溶剂校正的结果出现异常,可以留意以下几方面的问题:(1)建议使用高品质的DMSO试剂,并且使用相同来源的DMSO溶解小分子和配制所需溶液。(2)注意校正溶液的配制策略,例如只需配制含4.5%和5.8% DMSO的这两种缓冲液,中间梯度通过这两种溶液按照不同比例混合得到,而不需要一个个单独配制。(3)由于DMSO具有吸潮的性质,在配制过程中应及时封闭,避免长时间敞口放置;在上机检测时,也应该对样品管进行密封。为此,Biacore独特的全密闭样品舱设计,及配套专用的孔板封膜及EP管橡胶盖就派上用场了。
关于溶剂校正步骤的具体操作方法,可以扫描文末二维码,查阅《Easy Biacore: T200 检测蛋白与小分子结合》中的相关内容。
二、结果分析中的相关问题
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应该选择哪种拟合模式?

图3. 不同形状的响应值图谱与适用的拟合模式的对应关系示意图[3]。
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如何判断拟合结果的好坏?
图4是使用Biacore结果分析软件得到的典型的亲和力分析结果,在Report界面,显示的参数有KD(以M为单位)、Rmax、offset以及Chi²,相应的判断标准如下:
拟合得出的KD值(即拟合曲线中竖线所在的横坐标值)应该尽可能落在分析物浓度范围之内,最好在最高浓度的一半以内。
当拟合得到的实际Rmax值显著高于理论计算值时,说明结合反应未按照1:1的化学计量比进行,有可能出现了非特异性结合或者分析物分子的聚集。对于小分子样品来说,往往由于溶解度等问题发生聚集导致上述现象。而造成拟合得到的实际Rmax值低于理论计算值的原因,主要还是偶联的配体中有一定比例的分子未充分暴露结合活性。如果上述两种情况同时存在,此时仅通过Rmax值难以判断,需要通过其他实验结果来验证。
offset代表的是零浓度时的响应值,这个值应该趋近于0;如果出现了异常高的值或者负值,需要检查参比通道和零浓度的响应值 [3] 。
Chi²值反映了拟合结果与实验数据的接近程度,这个值越小,代表实验结果与拟合模型越接近。

图4. Biacore分析软件中典型的亲和力拟合结果界面 2]。
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关于非特异性吸附的问题
要解决非特异性吸附问题,主要可以从以下三方面入手:
改变芯片表面或者分析物的性质。比较直接的方法是调换配体与分析物的位置,即固定会发生非特异性吸附的原分析物,将原配体作为分析物流经芯片表面进行分析。然而在蛋白与小分子的互作实验中,固定小分子会面临诸多问题(如上篇中所述),因此这个方案在解决小分子的非特异性吸附中不常用。其次可以考虑改变参比通道的处理方法。在使用CM系列芯片偶联配体进行检测时,参比通道可以不作任何处理,也可以进行活化与封闭。这两种处理方式下的芯片表面性质有所不同,改变处理方式或许可以减弱非特异性吸附。另外,非特异性吸附的来源还可能是分析物中的杂质,那么提高分析物的纯度可能也有助于减弱这种吸附。
改变缓冲液条件抑制吸附的发生。非特异性吸附发生所依赖的作用力主要就是离子型相互作用或者疏水型相互作用,前者可以通过提高离子强度来抑制,而后者可以通过添加一定浓度的表面活性剂进行屏蔽。常规缓冲液中NaCl浓度在150 mM附近,可以考虑在原运行缓冲液中额外添加盐(至~300 mM甚至500 mM)。Cytiva提供含有表面活性剂P20的运行缓冲液,工作浓度一般为0.05%。需要注意的是,在提高盐浓度或者加入表面活性剂的过程中,配体与分析物的相互作用可能也会受到一定程度的影响。
调整分析物的浓度范围。非特异性吸附往往呈现出非常明显的浓度相关性。对于小分子分析物,有可能发生的情况是,当浓度达到某个值以上时,小分子的溶解情况出现变化,容易发生聚集沉淀等问题,导致非特异性吸附的信号陡然上升。对于上述情况,可以考虑调整分析物的浓度范围,将非特异性吸附的信号控制在相对不显著的范围之内进行实验。当然,分析物的浓度范围的确定还要考虑KD拟合的需要(如上篇中所述),因此这个方法不一定能找到合适的浓度范围。
参考文献:
[1] Solvent correction: principles and practice, CY12856-02Dec20-HB.
[2] Easy Biacore: T200 检测蛋白与小分子结合. [3] Kinetics and affinity measurements with Biacore systems, CY12854-21Jan21-HB.