等温滴定量热仪(ITC)

GE医疗中国等温滴定量热仪（ITC）发掘是什么能让您的相互作用能够如此发生发掘相互作用的奥秘23技术优势：极少的样品制备极多的实验结果瞬间完成KD值的测量在研究生物分子间的相互作用时，除了KD值是一个关键参数外，成功的关键还取决于对于生物分子间相互作用机制的详细表征。在一个简单易行的实验中，等温滴定量热法（ITC）能为你提供亲和力常数KD、化学计量学n和结合的焓（∆H）与熵（∆S）。更重要的是，它使您能够不受限地研究各种生物分子间的相互作用。无需标记、无需检测方法开发，快速获得结果ITC是基于复合物形成时所放出或吸收的热量的精确测定，它是在一个实验中能够同时测量所有结合参数的先进技术。它测量在天然状态下结合伴侣的亲和力，无需使用荧光标签修饰组分或使样品固定化。总而言之，ITC是与众不同的。IsothermalTitrationCalorimetry(ITC)应用研究领域目录•Protein-SmallMoleculeInteractions（蛋白质-小分子相互作用）•Protein-ProteinInteractions（蛋白质-蛋白质相互作用）•Protein-NucleicAcidInteractions（蛋白质-核酸相互作用）•DrugDiscoveryandDesign（药物发现与设计）•Antibiotics,Antimicrobials,AntifungalsandAntibacterials（抗生素、抗菌剂、抗真菌、抗菌药）*具体应用参考文献查阅可登陆技术优势：解密分子间的相互作用IsothermalTitrationCalorimetry(ITC)应用研究领域目录(续上页)•ProteinReceptorStudies（蛋白质受体研究）•EnzymeActivityStudies（酶活性研究）•ProteinEngineeringandMutagenesis（蛋白质工程与突变)•AntibodyStudies（抗体研究）•VaccineandVirusStudies（疫苗与病毒研究）•Protein-CarbohydrateInteractions（蛋白质与糖类相互作用）•Protein-LipidInteractions（蛋白质与脂质体相互作用）•ProteinSubunitAssociation/DissociationandAggregationStudies（蛋白质亚单元结合、解离和聚集研究）•Amyloid/PrionStudies（淀粉质样、阮病毒研究）•NucleicAcid-SmallMoleculeInteractions（核酸-小分子相互作用）•NucleicAcid-NucleicAcidInteractions（核酸-核酸相互作用）•Lipid-SmallMoleculeInteractions（脂质体-小分子相互作用）*具体应用参考文献查阅可登陆你无需成为一名相互作用热力学研究的专家俗话说：“有三样东西你不能与朋友讨论：政治、宗教和热力学。”今天，微量热测量系统已经变得简单易用和超灵敏，能为你的有关生物分子相互作用的疑问提供明确的答案。这正是值得谈论的东西。等温滴定量热技术能够测量热力学性质，它能告诉你为什么相互作用能发生。热力学数据揭示了促进复合物形成的驱动力，并在分子水平上描述功能和发生机制。A.ITC测量热力学性质包括：相互作用的化学计量学（n）、亲和力常数（KD）、焓变化（∆H）、熵变化（∆S）。B.利用三个具有相同结合能（∆G）的相互作用解释热力学特征。结合亲和力是结合焓(∆H)和结合熵(∆S)的共同作用的结果。结合焓反映了由于氢键形成和范德华力产生的相互作用强度。结合熵是复合物形成时来自去溶剂化和构象变化的熵变化的组合。210A0-2-4-6-8-10-12-14ఊܻԲऐ዆(∆H)kcal/moleጀ෇࿿ࣅბऺଉბ(n)ൕࢅ૰(KD)B1050-5-10-15-20kcal/mole∆Gփ૧ᆶ૧∆H-T∆S5IsothermalTitrationCalorimetry(ITC)应用研究领域目录(续上页)•Lipid-LipidInteractions（脂质体-脂质体相互作用）•Lipid-NucleicAcidInteractions（脂质体-核酸相互作用）•Cyclodextrin-GuestInteractions（环糊精-客体相互作用）•Colloids,SurfactantStudies,CriticalMicelleConcentrations（胶体、表面活性剂和临界胶束浓度）•Surfactant-PolymerInteractions（表面活性剂-聚合物相互作用）技术优势及应用实例：将药物的先导化合物的优化带到一个新的水平更深刻的见解药物应该以高亲和力和选择性结合目标。传统上，先导化合物的优化一直被剖析亲和力组成的研究所推动。然而，热力学变量(∆H,∆S)也是结合的基础，它们能够提供有关相互作用的更深刻的见解。MicroCal™量热仪具有足够的灵敏度和通量用于有效测定先导化合物优化所需的所有结合参数，以指导先导化合物的优化。热力学的重要性ITC允许多维测定方法，其中焓和熵对亲和力的贡献可以为更快地设计出更好的药物指出有利的化学修饰。下面的例子比较了一系列HIV-1蛋白酶抑制剂的热力学特征，并且对于更有效的药物显示出有利的焓变。第二代HIV-1蛋白酶抑制剂，例如Darunavir，对于总的结合能具有比第一代药物如Indinavir更高的焓作用。这项研究得出的结论是：在结构/活性关系（SAR）中焓和熵之间相互作用的研究将有助于设计出具有更高亲和力和更好选择性的新药。一个完整系列的HIV-1蛋白酶抑制剂的热力学特征。这些特征显示，最有效和最近开发的药物比原来的药物更多是由焓驱动的。数据来自Freire,DrugDiscovToday,2008October;13(19-20):869-874。*具体应用参考文献查阅可登陆∆Gփ૧kcal/moleᆶ૧∆H-T∆S6技术优势及应用实例：令人信服的通用性不仅仅是研究蛋白质-蛋白质相互作用在参考文献数据库中成千上万的引用表明MicroCal™ITC系统（MicroCal™VP-ITC,MicroCal™iTC200，MicroCal™Auto-iTC200）的多种不同应用（见应用文献目录）。它们不仅能够被用于测量影响结合伴侣之间识别的任何生物分子的结合亲和力和热力学性质的改变，而且当与结构数据相结合时，ITC数据提供了结构-功能关系和结合机制的更深刻见解。利用ITC，您能够：•在筛选药物前验证目标活性。•把结合解析为亲和力、结合位点数、焓和熵。•获得对于任何生物分子间相互作用的结合机制的更深刻的理解。IsothermalTitrationCalorimetry(ITC)应用研究领域目录(续上页)•EndotoxinBindingStudies（内毒素结合研究）•Carbohydrate-SmallMoleculeInteractions（糖类-小分子相互作用）•SmallMolecule-SmallMolecule,Non-Biologicals,andOtherInteractions（小分子-小分子，非生物系统其它相互作用研究）•NanoparticlesStudies（纳米颗粒研究）•PolymerStudies,IncludingNanoparticles（聚合物，包括纳米颗粒研究）•BacteriophageStudies（抗菌素研究）*具体应用参考文献查阅可登陆相互作用的热力学特征（改编自Cho等Biochem.,49(43):9256–9268(2010)的表2。20-2-4-6-8-10-12-14-16∆Gփ૧ᆶ૧∆H-∆SSEC3-WTSEC3-1D8SEC3-1D3SEC3-1A4kcal/mole分子识别蛋白质-蛋白质相互作用是所有细胞过程的基础，当它们出现故障时往往成为疾病的根源。Cho和他的同事们使用ITC理解分子识别中蛋白质无序区域的作用。这是通过比较含有无序区域(SEC3-WT)的野生型蛋白与三种进化的变异体获得。结果表明，无序区域明显影响了结合的能量学。作者得出结论，这类ITC研究具有提高预测蛋白质-蛋白质相互作用的能力。7利用ITC优化酶促反应动力学木聚糖酶的动力学在生物漂白木浆和生物燃料的制造中是十分重要的。Baumann和他的同事们开发了一个利用ITC测量木聚糖酶动力学的系统，因为传统的方法十分复杂，而且容易出现系统误差。而ITC方法能够提供更高的灵敏度，并且只需使用很少的材料。通常，与木聚糖水解有关的热量变化太小以至于不能用ITC直接测量。为了提高热流量，他们开发了一种含有糖氧化酶和过氧化氢酶的焓放大系统。这个系统产生的焓变化可以用MicroCaliTC200测定，热流信号对应于注入的混合低聚木聚糖的量。反应示意图（改编自Baumann,M.J.etal.,Anal.Biochem.410,19-26(2011)）。ఢ਋༛਋ࢇ࿿گ਋ఢ਋༛ఢ਋༛ா༛ᄟࣅாԥᄟࣅڦگ਋ఢ਋༛ࡗᄟࣅൠாH2O2OOOOHHO½O2+H2O++O2锌诱导的分子伴侣二聚化Zambeli和他的同事们使用ITC了解螺杆菌UreG无序区域的作用。UreG是一种通过提供两个镍离子激活脲酶的分子伴侣。这个过程涉及GTP水解，并使用多个蛋白质和金属离子相互作用。由于UreG在溶液中是无结构的，一直很难理解其结构与功能的关系。相互矛盾的证据表明，UreG能够以单体或二聚体形式存在。化学计量学的ITC测定表明UreG以何种形式存在取决于金属离子的种类。锌以两个蛋白结合一个金属离子的形式结合UreG（亲和力0.33μM）表明锌离子引起二聚化。而与其相近的类似物HpUreG以比锌低20倍的亲和力结合镍。化学计量学表示，在这个过程中每个蛋白结合两个镍离子，不需要蛋白二聚化。UreG能够以单体或二聚体形式存在取决于与它相互作用的金属离子种类（改编自Zambelli,B.etal.,Proteins74,222-239(2009)的图4）。n=0.5KD=0.33µM00.511.52Zn2+0-2-4-6-8-10-12-14ఊܻԲkcal/moleጀ෇࿿n=1.8KD=10µM012345Ni2+0-0.5-1-1.5-2ఊܻԲkcal/moleጀ෇࿿8PowerCompensitionPrincipleMicrocal™ITC技术与原理等温滴定量热（ITC）是一个功能强大的分析工具，可测量任意两种分子间相互作用的亲和力和热力学。ITC被认为是检测亲和力的“金标准”。在一个实验扫描中，ITC就可以测定：•结合亲和力-KD•结合位点的数目•可检测多个不同的结合位点•结合的焓变（∆H）和熵变（∆S）热力学数据，特别是焓变（∆H）和熵变（∆S），揭示的是推动复合物的形成和作用机制的力量。热力学提供的信息可表征构象变化，氢键结合，疏水相互作用，以及电荷电荷相互作用。这些信息对于描述在分子水平上的功能和机制是必须的。ITC应用范围包括：•小分子，蛋白质，抗体，核酸，脂质体和其他生物分子的分子间的相互作用的表征。•新药物发现的先导化合物优化。•酶促反应动力学。•评估分子结构变化对结合过程的影响机制和机理。•评估的生物活性。任何两个分子之间的相互作用，均可以采用ITC技术进行研究，包括：•蛋白质与小分子•蛋白质与蛋白质•药靶与药物•酶与抑制剂•蛋白质与核酸•蛋白质与脂质体•小分子与小分子等...9Microcal™ITC特点与优势圆币状的测量池设计，