微量热泳动技术原理及其在研究生物分子互作方面的应用

微量热泳动(MST)技术是近年来兴起的一项用于研究生物分子间互作的新技术。其检测是基于热泳动现象,即分子在温度梯度中的定向运动及由此引起分子性质的变化,如分子大小、电荷和水化层及构象等。该方法把精确的荧光检测与灵敏的热泳动相结合,从而提供了一个灵敏的、快速的精确分析生物分子间互作的检测方法。就MST的工作原理和检测过程及其在生物学研究中的应用作以综述。     

两种微量热技术定量检测蛋白质与化合物相互作用的特色比较及相互验证

分子互作技术通过检测蛋白质和其他物质相互作用的特性,如亲和力常数等探究分子间相互作用的机制。其中,等温滴定微量热技术(isothermal titration calorimetry,ITC)和微量热泳动技术(micro scale thermophoresis,MST)在分子互作定量检测中广泛应用。本文以一种磷酸甘油酸激酶1(phosphoglycerate kinase 1,P1)和药物分子盐酸特拉唑嗪(terazosin hydrochloride,TZ)之间的相互作用检测为例,运用ITC和MST技术顺利获得实验结果并可相互验证,同时对两种检测技术的优势和不足进行了深入探讨,为不同条件下检测方法的选择提供了新的思路。     

MST技术在生命科学中的应用进展

在生命科学领域中,生物分子间的相互作用具有非常重要的作用。通过分子间相互作用分析不仅可阐明细胞生物学事件,而且为疾病发生机制和药物发现提供基础。MST技术是一种基于检测在温度梯度中的生物分子电泳迁移率的变化而检测生物分子间结合、解离过程,获取分子间相互作用的模式和动力学常数等方面信息的新技术,是近年来发展的研究生物分子相互作用的强有力工具,已广泛应用于生命科学领域研究。本文综述了MST的技术原理、分析方法及其在生命科学领域的应用进展。     

鉴定cyclic di-GMP效应蛋白：高通量筛选策略与实验验证方法

环二鸟苷单磷酸(cyclic di-GMP或c-di-GMP)是细菌细胞中广泛存在的第二信使,调控细菌生物被膜发育、致病力、运动性、胞外多糖产生及细胞周期在内的诸多重要生理表型。c-di-GMP通过结合多种类型的效应子(包括核糖开关或效应蛋白)来发挥调控功能。由于c-di-GMP分子在构象上具有多变性,其结合的效应子同样具有多样性。新型效应蛋白的筛选、鉴定是当前细菌信号转导领域的研究热点和难点,也是解析c-di-GMP调控机制的首要环节。本文在阐述c-di-GMP结合不同类型的效应蛋白并调控细菌生物被膜发育的基础上,综述了目前筛选c-di-GMP效应蛋白的方法,包括遗传筛选、亲和色谱结合质谱鉴定、DRa CALA系统鉴定以及基于分子对接的预测等。同时,对验证c-di-GMP效应蛋白的技术,如等温微量热滴定、表面等离子共振、微量热泳动在内的多种验证方法进行了总结,对比了这些策略和方法在应用上的优、缺点,为在细菌及其真核宿主基因组水平鉴定c-di-GMP效应蛋白的研究提供参考。     

蛋白质相互作用信息的文本挖掘研究进展

蛋白质相互作用是生命活动中一种极其重要的生物分子关系, 对此领域的研究不仅具有理论意义, 还具有较强的应用价值. 近年来, 随着研究的深入, 各种蛋白质相互作用的生物医学文献激增, 挖掘其中的蛋白质相互作用关系成为人们面临的一大挑战. 当前, 已提出了多种文本挖掘方法, 对分散于生物医学文献中的蛋白质相互作用信息进行结构化或半结构化处理. 对这些工作进行分析, 总结出基于生物文本挖掘蛋白质相互作用信息的一般流程, 从蛋白质命名实体的识别、蛋白质相互作用关系的提取和蛋白质相互作用注释信息的提取3个子任务进行阐述, 同时介绍了生物文本挖掘领域的评测会议和一些挖掘蛋白质相互作用相关信息的工具. 最后, 对该领域存在的一些重要问题进行分析, 并预测了未来可能的发展方向, 以期对该领域相关研究提供一定的参考.     

分子动态模拟及其在生物大分子研究中的应用

生物分子动念模拟技术是运用计算机对生物大分子的结构、功能、质子运动轨迹以及生物分子间的相互作用进行预测,是研究生物分子结构和功能的重要手段.该文介绍分子动态技术的原理及其在生命科学研究中的应用和研究进展,分析目前存在的问题,并提出对未来工作的展望.     

SPR技术分析生物分子相互作用的研究方法

生物分子的活性功能是通过分子之间的相互作用来实现的,了解这种相互作用的关系时生命科学的研究及揭示生命发生发展的基本机制具有着重要的意义.基于表面等离子共振(SPR)的分析分子相互作用(BIA)的技术是新型的生物传感技术,其无需标、能实时跟踪检测生物分子间结合、解离的整个过程,通过分析传感图谱获取分子相互作用的模式和动力学常数等方面的信息.SPR是研究生物分子相互作用的强有力工具,SPR技术已被广泛应用于生命科学领域的研究,并且显示出广阔的应用前景.概述了SPR技术原理、分析方法及其评述了其存在的问题.     

表面等离子体共振技术在药物研究中的应用

表面等离子体共振(surface plasmon resonance,SPR)技术作为一种新型的免标记、实时在线研究生物分子间相互作用的高灵敏传感技术,已经在生命科学领域中得到了大量应用。该文简要介绍了SPR生物传感器的基本原理,重点评述了其在新药筛选和药物作用机制方面的研究进展,并对其前景进行了展望。     

原核生物转录调控研究技术及进展

原核生物基因表达调控主要发生在转录水平,研究原核生物的转录调控有利于了解其基因表达调节机制。近年来,随着分子生物学及相关技术的突破,转录调控研究技术也不断发展,因此主要综述了原核生物转录调控的技术方法及其新进展,包括凝胶电泳迁移率实验、DNase I足迹技术、染色质免疫共沉淀技术、微量热泳动技术、等温滴定量热法及细菌单杂交系统,以期系统地了解这些方法的优缺点和适用性,帮助研究者更好的利用原核生物转录调控为人类造福。     

单分子层次上相互作用自动检测

任何生命过程都与分子间相互作用有关。这些相互作用决定了生物分子间的＂交流＂方式,组成了生物过程的基本语言。Müller教授研究组发展了一种全自动＂机器人＂（一种全自动原子力显微镜）,可以通过检测细胞上的＂分子机器＂分析分子间相互作用。为了实现这样的目标,该仪器需要将不同的空间尺度联系起来：宏观尺度的悬臂利用其微观尺度的针尖与纳米尺度的蛋白质相接触,进而在亚纳米的尺度上定位与检测分子间相互作用。这项技术能够帮助人们以亚纳米尺度的分辨率定位细胞内分子机器的相互作用位置,并且观察分子间相互作用如何驱动这些分子机器行使功能。在药物筛选研究领域,该技术可以被用来检测配体以及抑制剂与蛋白质结合的位点和强度,还可以检测受体的不同功能状态。     

基于分子模拟的河鲀毒素核酸适配体的连续优化*

河鲀毒素(tetrodotoxin, TTX)是一种生物碱类神经毒素,其中毒事件在世界范围内广泛发生,严重危害到人类健康,但尚无特效解毒剂,因此TTX的检测对食品安全领域有重大意义。为了得到更高效的TTX识别元件,在分子模拟指导下对SELEX筛选所得的核酸适配体TTX-27进行了连续优化。首先,使用Mini-hairpin结构替换阻碍TTX结合的茎环结构,使TTX更易与截短型适配体结合,然后将T39、C40碱基突变为C39、T40碱基,并对C39进行了2'-OH修饰,以增强结合区域碱基与TTX的氢键作用和范德瓦耳斯相互作用。微量热泳动(microscale thermophoresis, MST)实验证实,经截短、碱基突变和化学修饰的各适配体变体的亲和力均有提高,其中化学修饰变体TTX-D2-X-R结合TTX的解离平衡常数K_d为1.08 nmol/L,相较于TTX-27的亲和力提高了75.5倍。表明基于分子模拟的截短-突变-化学修饰是核酸适配体post-SELEX优化的有效途径,所得的适配体变体TTX-D2-X-R在TTX检测领域有着潜在的应用价值。     

多元光学蛋白质芯片研究取得重要进展

蛋白质芯片技术是一种新型蛋白质分析技术,具有集成、并行、快速和自动化分析的优势。多元光学蛋白质芯片传感器,仅需微量生理或生物采样,即可以同时检测、识别和纯化不同的生物分子和研究分子间的相互作用。无需标记,可以直接测量像血浆、细胞裂解液等生理样品。     

基于表面等离子共振的新型生物传感技术及其在生命科学中的应用

生物分子的活性功能是通过分子之间的相互作用来体现的,了解这种相互作用的过程对于生命科学领域的研究及揭示生命发生发展的基本机制具有重要的意义。基于表面等离子共振(surface plasmon resonance,SPR)的新型生物传感技术——BIAcore(biomolecular interaction analysis)是研究生物分子相互作用的理想工具。它可以实时跟踪检测生物分子间结合、解离的整个过程,已被广泛应用于蛋白质组学、信号转导、新药开发、遗传学分析和食品检测等领域,并且显示出广阔的应用前景。     

生物正交化学在活体标记及药物传递中的研究进展

生物正交化学反应是一类可以在生理条件下发生的化学反应,具有简单、高效、高特异性的特点,在生物医学的研究中被广泛应用.基于生物体天然生命过程的代谢工程,可对生物分子进行无损、高效的生物代谢修饰,是一种理想的生物修饰技术.通过生物代谢途径可有效地将各种化学报告基团引入靶标物的生物分子中,有利于携带配对基团的标记物与其发生生物正交反应,从而在活体系统中实现生物分子的标记示踪和药物递送.这种基于代谢工程与生物正交化学的标记策略因为具有两者之间的优势,在生物医学工程中的标记、成像示踪、诊断等领域展现出巨大的研究价值与应用潜力.本文介绍了生物正交和代谢工程的原理与生物医学研究进展,阐述了生物正交化学在分子成像和药物传递等方面的研究与应用.     

光谱和微量热法分析柑橘苷与BSA分子间作用及构建其理论模型

光谱和微量热法分析柑橘苷(naringin,NAR)与牛血清白蛋白（bovine serum albumin, BSA）分子间作用,构建NAR与BSA分子间作用的理论模型。采用紫外-荧光光谱法解析Fōrster方程求得NAR与BSA分子间作用及分子间作用的临界距离r,等温滴定微量热技术测定NAR与BSA分子间作用的积分量热曲线,获得Δ H并通过Gibbs-Helmholtz方程获取Δ S和Δ G。基于光谱和微量热辅助分析,构建NAR与BSA分子间作用的理论模型。结果表明,光谱法测出NAR与BSA发生分子间作用,NAR与BSA分子间作用的临界距离为2.06 nm,表明NAR与BSA分子间作用为短程分子间作用。微量热法成功测定出NAR与BSA分子间的热力学参数Δ H<0,Δ S>0,Δ G<0,说明NAR与BSA分子间作用是自发进行的放热相互作用。依据Ross理论分析NAR与BSA分子间作用力主要是疏水作用力和静电作用力。模型构建结果说明,NAR与BSA分子间作用主要发生在BSA的domain IIA区域,NAR与BSA分子间作用力主要是静电作用力,兼有范德华作用力和氢键。实验与理论模型构建结果基本一致。本研究工作可为深入了解蛋白质与大分子化合物间的作用以及研究微观药理学机制提供有益的参考。     

纳米材料在生物医学检测中的应用

纳米技术的兴起,对生物医学领域的变革产生了深远的影响。纳米材料是纳米技术发展的重要基础,它具有许多传统材料所不具备的独特的理化性质,因此在生物医学、传感器等重要技术领域有着广泛的应用前景。对几类常见的纳米材料包括纳米金、量子点、磁性纳米粒子、碳纳米管和硅纳米线在蛋白质、DNA、金属离子以及生物相关分子检测方面的应用进行综述。     

SPR技术在免疫学研究中的应用

表面等离子共振(Surface Plasmon Resonance,SPR)技术是研究生物分子相互作用的强有力工具之一,该技术使生物分子之间相互作用的实时检测成为可能,并且灵敏度高、无需标记.通过分析传感图谱及分子相互作用的响应值获取分子相互作用的模式和动力学常数等方面的信息,并且获得的信息是能够定性和定量.SPR技术现在已广泛应用于生物、化学、免疫学研究及新药开发等领域.本文主要就SPR技术在免疫学研究中抗体活性检测、抗原表位预测等方面的应用进行了综述.     

AFM单分子力谱技术及其在活体细胞和菌体表面生物大分子研究中的最新进展

生命活动过程与生物分子内或生物分子间机械力的作用密不可分.原子力显微镜具有极高的力学分辨率,可以在近生理条件下对生物样品进行力学测量,是研究生物体系力学相互作用的理想工具.基于原子力显微镜的单分子力谱(AFM-SMFS)技术可以在单分子、单细胞水平测量生物分子内或生物分子间的相互作用.本文首先扼要介绍了AFM-SMFS技术,包括AFM-SMFS的基本原理、力谱测量及分析方法(蠕虫链模型、自由连接链模型和自由旋转链模型)以及探针的化学修饰方法(硅/氮化硅探针和镀金探针的修饰);重点介绍了利用AFM-SMFS技术对活体细胞表面蛋白(转化生长因子β1、CD20、热休克蛋白以及蛋白酪氨酸激酶)和糖类分子(葡萄糖和甘露糖)的近期研究进展;随后介绍了利用AFM-SMFS技术对活菌体表面蛋白(肝素结合血凝黏附素和Als5p黏附蛋白)和糖类分子(半乳糖、甘露糖、B族碳水化合物、荚膜多糖、α-甘露聚糖、β-甘露聚糖、β-葡聚糖以及几丁质)的近期研究进展;最后对AFM-SMFS技术的缺点和发展前景进行了总结和展望.     

太赫兹技术在生物医学中的应用

在人类可持续发展的道路上,生物医学研究始终处于核心地位。太赫兹(THz)技术依靠其自身的优势,在生物医学领域得到了广泛的应用。本文着重介绍了太赫兹表征技术以及太赫兹生物效应在生物医学方面的应用。太赫兹表征技术应用领域的介绍主要分为5个部分:氨基酸和多肽、DNA、蛋白质、癌症的检测和龋齿诊断等其他领域的应用。太赫兹生物效应的研究则集中于THz对机体组织和细胞的作用上。此外,本文简单介绍了化学计量学方法以及其与THz技术结合在生物医学方面的应用。最后总结了THz技术在生物医学领域的不足,并对进一步研究的方向进行了讨论。本文主要对太赫兹技术在生物医学方面的应用进行综述,为相关研究奠定了基础。     

亚抑菌浓度姜黄素对 大肠埃希菌泳动和丛动的影响

目的研究姜黄素对大肠埃希菌运动能力的影响。方法在体外应用微量法测量姜黄素对大肠埃希菌ATCC 25922的药物敏感性,用半固体培养基法测定姜黄素对大肠埃希菌泳动和丛动能力的影响,并测定姜黄素作用下相关基因的表达变化。结果姜黄素对大肠埃希菌ATCC 25922的MIC为100μg/mL,MBC为200μg/mL;亚抑菌浓度的姜黄素可抑制大肠埃希菌泳动和丛动,下调fimB等基因及调控sRNA GcvB的表达。结论亚抑菌浓度姜黄素能抑制大肠埃希菌泳动和丛动能力,并抑制泳动和丛动基因及相关sRNA的表达。