分子间相互作用分析
分子间相互作用分析
分子间相互作用分析分子间相互作用是化学反应和物质性质中一个重要的方面。
通过研究分子间相互作用，我们可以更好地理解化学反应的机理、预测物质的性质以及开发新的化学催化剂、药物等。
本文将介绍分子间相互作用的种类和相关的理论以及一些应用案例。
分子间相互作用可以分为静电相互作用、范德瓦尔斯力和氢键三种类型。
静电相互作用是由于带电粒子之间的相互吸引和排斥而产生的力。
在分子中，如果一个分子带有正电荷，而另一个分子带有负电荷，它们之间就会发生静电相互作用。
范德瓦尔斯力是由于分子中电子云的相互排斥而产生的力。
电子云越密集的分子，其之间的范德瓦尔斯力越强。
氢键是一种特殊的相互作用，它在氢原子与电负性较强的原子（如氮、氧、氟）之间形成。
氢键的强度介于静电相互作用和范德瓦尔斯力之间。
理论上，我们可以通过量子化学计算来研究分子间相互作用。
量子化学计算使用数学模型和计算方法来描述原子和分子的行为，并推导出相互作用的基本原理。
其中最常用的方法是分子力学和密度泛函理论。
分子力学方法用经验公式描述分子结构和相互作用，适用于大分子体系。
而密度泛函理论是一种从基本原理出发计算分子性质的方法，可以提供更准确的结果，但计算量较大，适用于小分子和分子间相互作用的定量研究。
分子间相互作用在化学反应中起着重要的作用。
在化学反应中，分子间相互作用可以影响反应的速率和选择性。
例如，一个分子在反应之前需要通过吸附在催化剂表面上，分子和催化剂之间的相互作用会影响吸附的强度和构象，从而影响反应的速率。
另外，分子间相互作用还可以促使分子之间的距离和构型的调整，从而使反应发生在最低能垒上，提高反应的选择性。
因此，通过研究分子间相互作用，我们可以设计出更有效的催化剂以及控制化学反应的方向性和选择性。
除了在化学反应中的应用，分子间相互作用还在材料科学和药物设计中起着重要作用。
在材料科学中，我们可以通过调控分子间的相互作用来设计具有特殊性能的材料，如高强度、高导电性的材料等。
生物分子的相互作用
生物分子的相互作用生物分子的相互作用是生物体内发生各种生物化学反应和生物过程的基础。
这些相互作用可以是物理性质的，也可以是化学性质的。
它们决定了生物分子的结构、功能以及生理活动的发生和进行。
本文将从分子间相互作用的类型、作用机制以及应用展开讨论。
一、分子间相互作用的类型1. 静电相互作用：生物分子中带电荷的官和偶极子之间的相互作用，如静电力、电荷转移以及电偶极作用。
2. 氢键：质子与氮、氧以及氟等原子之间的作用力，是生物分子自组装和细胞内高度有序结构形成的重要方式。
3. 范德华力：分子间的吸引力，其大小取决于分子之间的极性、偶极子和电荷分布。
4. 疏水作用：不喜水性分子相互间的相互作用，驱使水相聚一起，使非极性物质以及疏水性分子能形成有序的结构。
5. 弱键：包括范德华力、氢键以及疏水作用在内的一系列较弱的相互作用。
6. 共价键：共享电子对，生物体内主要是由于分子结构的稳定而存在。
二、分子间相互作用的作用机制1. 形成生物分子的结构特性：分子间相互作用决定了生物分子的结构特性，包括分子的形状、构象以及空间排列等。
这些结构特性直接影响着生物分子的功能和相互作用。
2. 保持生物体的稳定：分子间的相互作用能够维持生物体内的稳定性。
例如，水分子的氢键网络保持了液体水的凝聚性和高比热容。
3. 调节酶的催化作用：酶与底物之间的相互作用能够提供基于亲和性和专一性的催化条件，实现特定化学反应的高效发生。
4. 蛋白质和配体的结合：蛋白质与其配体之间的相互作用决定了信号传导、细胞识别、基因调控以及药物活性。
三、分子间相互作用的应用1. 药物研发：了解分子间相互作用有助于设计和合成药物分子，通过与靶标分子的相互作用发挥治疗作用。
2. 酶活性调控：研究酶与底物、辅因子等之间的相互作用，以调控酶的活性和功能，为酶工程和催化剂设计提供指导。
3. 蛋白质折叠和蛋白质-蛋白质相互作用：分析分子间相互作用有助于解析蛋白质折叠及其动力学、蛋白质复合物的形成和功能。
分子相互作用解析
分子相互作用解析引言分子相互作用是化学领域中的一个重要概念，它描述了分子之间的相互作用力，决定了物质的性质和行为。
本文将从分子间的三种主要相互作用力出发，即范德华力、离子键和共价键，分析它们的特点和作用机制。
一、范德华力范德华力是分子间最常见的相互作用力，它是由分子间的电子云引起的。
根据分子间的电子云分布情况，范德华力可以分为两种类型：吸引力和排斥力。
1. 吸引力范德华力当两个分子靠近时，它们的电子云会发生重叠，形成一个共享的电子云区域。
这个共享的电子云区域会在两个分子之间形成一个电子云密度的峰，产生吸引力。
这种吸引力被称为吸引力范德华力，是分子间的主要吸引力之一。
2. 排斥力范德华力当两个分子靠得很近时，它们的电子云会发生排斥，形成一个电子云密度的凹陷。
这种电子云的凹陷会产生排斥力，阻止分子之间过于靠近。
这种排斥力被称为排斥力范德华力。
范德华力的作用机制是通过分子间的电子云重新分布来实现的。
当分子靠近时，电子云会重新排列，形成吸引力或排斥力，进而影响分子间的相对位置和结构。
二、离子键离子键是由正负电荷之间的相互作用形成的一种化学键。
离子键的形成需要有正离子和负离子之间的吸引力。
离子键的作用机制是由于正离子和负离子之间的电荷差异。
正离子具有较少的电子，而负离子具有较多的电子。
因此，正离子会吸引负离子，形成离子键。
离子键通常是非常强的化学键，具有高熔点和良好的溶解性。
离子键的特点是具有电荷的不对称性和吸引力的强度。
由于离子键是通过正负电荷之间的相互作用形成的，因此离子键通常是在离子化合物中出现的，如氯化钠和硫酸钠等。
三、共价键共价键是由共享电子对形成的一种化学键。
共价键的形成需要两个原子共享它们外层电子的形成。
共价键的作用机制是两个原子通过共享电子对建立一种相对稳定的状态。
共价键的特点是共享电子对的形成和电子云的重叠。
共价键通常比离子键和范德华力强，但比离子键弱。
共价键的强度取决于原子之间的电负性差异。
分子之间是如何作用的
分子之间是如何作用的分子之间的相互作用是理解许多物理和化学过程的关键。
这种相互作用包括范德华力、氢键、疏水相互作用、静电相互作用、共价键等等。
这些作用力在分子的结构和功能中起着至关重要的作用。
一、范德华力范德华力是分子间相互作用的一种基本形式，它源于分子间的静电相互作用。
当两个原子或分子相互接近时，它们会感受到一种吸引力，这就是范德华力。
这种力主要与分子或原子的电负性和极化率有关。
范德华力可以分为三种类型：色散力、诱导力和取向力。
二、氢键氢键是一种特殊的分子间相互作用，它涉及到氢原子和其他原子或分子之间的相互作用。
在一个氢键中，氢原子与一个电负性原子（如氮、氧或氟）成键，而这个电负性原子又与另一个电负性原子或氢原子成键。
这样，氢原子就与两个不同的原子或分子相互作用，形成了氢键。
氢键比范德华力更强，也具有更高的选择性。
三、疏水相互作用疏水相互作用是水溶液中分子间相互作用的一种形式，它源于分子间的非极性区域。
当一个分子的非极性区域与另一个分子的极性区域相互接近时，它们会形成疏水相互作用。
这种相互作用会导致分子的聚集或蛋白质的折叠。
四、静电相互作用静电相互作用是分子间相互作用的一种形式，它源于分子间的电荷分布不均匀。
当两个带电荷的分子相互接近时，它们会感受到一种静电吸引力。
这种相互作用在生物分子中特别重要，例如在DNA的双螺旋结构中。
五、共价键共价键是分子间相互作用的最强形式，它涉及到原子间的共享电子。
在一个共价键中，两个原子通过共享一对电子来相互连接。
这种连接是稳定的，因为共享电子的键合能量远远低于两个原子单独存在时的能量。
共价键的形成通常涉及原子间的近距离接触，并需要一定的能量来激发电子以形成共享电子对。
六、配位键配位键是一种特殊的共价键，涉及到金属原子或离子与配位基之间的相互作用。
在一个配位键中，金属原子或离子提供了一个空轨道，而配位基提供了孤对电子。
这些电子被金属原子或离子捕获，形成了稳定的配位键。
生物分子间相互作用的计算和分析
生物分子间相互作用的计算和分析生物分子是生命体中不可或缺的组成部分，它们之间的相互作用决定了生命体的结构、功能和行为。
了解生物分子间的相互作用对于研究生物过程、发现新药物和设计新材料都具有重要意义。
随着计算机技术的不断发展，越来越多的计算化学方法被应用于生物分子间相互作用的计算和分析。
本文将介绍几种常用的计算化学方法，并讨论它们的优缺点及适用范围。
一、分子动力学模拟分子动力学模拟（Molecular Dynamics，MD）是一种计算生物分子间相互作用的方法，它可以模拟分子在一段时间内的运动过程，并得到分子的结构、构象和能量等信息。
分子动力学模拟所需要的输入是分子的几何结构和原子的物理化学参数，如原子间作用力场、电荷分布、溶剂作用力和温度等。
MD模拟可以用于研究分子的稳定性、构象变化和生物过程等，也可以用于设计新药物或优化现有药物的结构。
MD模拟的主要缺点是计算时间较长，而且需要高性能计算资源。
二、量子化学方法量子化学是一种计算化学方法，可以预测分子的电子结构和能量，进而推断分子之间的相互作用。
量子化学方法有很多种，如分子轨道法、密度泛函理论等。
这些方法都需要求解分子的薛定谔方程，计算精度较高，适用于小分子和分子间相互作用能较强的系统。
由于计算复杂度较高，所以量子化学方法通常只用于理论研究和计算机辅助药物设计等方面。
三、分子对接分子对接是一种计算化学方法，用于预测分子之间的相互作用和在多种分子中寻找合适的配位体结合。
分子对接的基本步骤包括构建配体库和靶标结构、对接计算和评价等。
分子对接计算的输出是分子对接的能量和结合模式，可用于理解靶标与配体的相互作用、发现新药物和优化分子设计等方面。
分子对接方法的缺点是需要结合实验验证和大量的计算资源，且误差较大。
四、分子机器学习分子机器学习是一种新兴的计算化学方法，利用机器学习算法对分子的结构、能量和动力学等信息进行分析，以预测分子的相互作用和性质。
分子机器学习基于大量的分子数据库和相关数据集，通过提取特征、学习和预测等步骤，可以快速准确地预测分子性质和相互作用。
分子动力学分子之间的力学相互作用
分子动力学分子之间的力学相互作用在研究分子动力学时，力学相互作用是一个关键的概念。
分子之间的力学相互作用是指分子之间相互作用的力量或力场，它对分子的运动和行为产生重要影响。
本文将探讨分子动力学中分子之间的力学相互作用，并分析其对分子行为的影响。
一、范德华力范德华力是分子之间最普遍的力学相互作用之一。
它是由相互作用的分子之间的电荷之间的偶极-偶极相互作用引起的。
这种力的大小与分子之间的距离相关，随距离的增加而减小。
范德华力对分子的构型和结构具有重要影响，例如在蛋白质折叠和药物分子的相互作用中起着关键作用。
二、库仑力库仑力是带电粒子之间的力学相互作用，同时也是一种电荷相互作用。
当分子带有正电荷或负电荷时，它们之间会相互引力或相互排斥。
库仑力是分子中离子之间或离子与分子之间相互作用的基础。
这种力的强度与电荷量和距离的关系密切相关。
三、共价键在分子中，分子之间可以通过共享电子对形成共价键。
共价键是一种强力学相互作用，它稳定分子的结构。
通过共价键的形成，原子间的电子云可以重叠并形成共同的电子云区域，这样的共享能够保持原子的稳定。
由于共价键的存在，分子可以形成各种化学物质，例如水和有机化合物。
四、氢键氢键是一种特殊的分子间相互作用力。
它是由于氢原子与其他原子之间的相互作用而产生的。
通常情况下，氢键存在于含有氢原子和带有高电负性的原子（如氮、氧、氟等）的分子之间。
氢键对于分子之间的相互作用和分子结构的稳定起着重要作用，例如在蛋白质的空间折叠和DNA的双链结构中起到关键性的作用。
总结分子动力学中，分子之间的力学相互作用是解释分子行为的重要因素。
范德华力、库仑力、共价键和氢键是分子之间常见的力学相互作用。
它们对分子的结构、稳定性和化学反应都起着关键作用。
了解和研究这些力学相互作用对于进一步深入理解分子动力学和相关领域的研究具有重要意义。
总之，通过研究分子之间的力学相互作用，我们可以更好地理解分子的行为和性质，并为分子动力学研究提供理论依据和实验指导。
生物分子间的相互作用力分析
生物分子间的相互作用力分析生物分子是生命存在和运转的基本单位，它们的相互作用力直接影响着生物体的生长发育和正常的生理活动。
生物分子之间的相互作用力主要分为四种：静电相互作用力、范德华力、氢键以及疏水作用力。
在生物分子的研究和应用领域中，对这些相互作用力的深入研究具有重要的意义。
一、静电相互作用力静电相互作用力是两个带有正负电荷的物体之间产生的相互作用力。
生物分子中的静电相互作用力主要表现为分子之间的离子-电荷相互作用和电偶极-电偶极相互作用。
这种相互作用力对于向两个具有异性或多义性的分子中引出物质的去向，确立分子的结构和功能以及介导分子在生命活动中的相互作用，有着重要的作用。
二、范德华力范德华力是分子中非共价结构产生的相互作用力。
它又分为吸引性的范德华力和排斥性的范德华力。
吸引性的范德华力会导致分子之间的相互吸引，从而促进生理功能的实现，排斥性的范德华力则会产生互斥作用，使分子无法相互靠近。
生物分子中的范德华力对于构建蛋白质和核酸的空间结构、稳定其立体构象和调节其功能，都起到至关重要的作用。
三、氢键氢键是分子间非均相性的化学键，包括氢原子、氮原子、氧原子或氟原子、硫原子等原子间的相互作用力。
氢键的强度介于离子键和共价键之间，在生物有机分子中，可用来稳定蛋白质、核酸等生物大分子的三维结构，以及介导酶类催化反应、激素与受体的结合等过程。
四、疏水作用力疏水作用力是指水相邻分子内部的排斥作用。
在生物分子中，由于疏水作用力可导致蛋白质、核酸等物质形成稳定的结构，因此研究疏水作用力对于理解生物大分子的折叠、相互作用和分子间反应有着重要的意义。
总之，生物分子之间的相互作用力在生命体内扮演着至关重要的作用。
我们通过对生物分子间的相互作用力的深入研究，可以不断优化生物材料的制备和生物治疗的应用，从而为人类健康事业做出更大的贡献。
化学中的分子互作及其作用
化学中的分子互作及其作用化学是关于物质结构和性质的科学，而分子是物质的基本单位。
在化学中，分子之间的相互作用是非常重要的一个方面，它们决定了化学反应的发生、物质的性质、结构和功能等。
本文将介绍化学中的几种分子间相互作用及它们在化学中的作用。
1. 电子共享作用电子共享是一种共价化学键的形成，它是一种共同拥有一对电子的分子间的相互作用。
在这种相互作用中，分子间的原子通过共享电子对来形成化学键。
例如，氢气分子就是由两个氢原子共同拥有一个电子对而形成的。
共价键在化学中是非常常见的一种分子间相互作用。
2. 静电相互作用静电相互作用是物体间由于电荷分布而产生的吸引或排斥力。
当两个电荷不同的分子靠近时，它们之间会产生吸引力。
当两个电荷相同的分子靠近时，它们之间会产生排斥力。
静电相互作用在生物体系中也非常重要，例如，蛋白质分子和核酸分子之间的相互作用就是静电相互作用。
3. 氢键相互作用氢键是一种很弱的分子间相互作用，但在生物体系中非常重要。
氢键是通过氢原子与氧原子、氮原子或氟原子形成的弱的相互作用。
在许多化合物中，氢键对于其结构和性质的确定都扮演着重要的角色。
4. 范德华相互作用范德华相互作用是分子间由于分子内部的电荷不对称而产生的相互作用。
它是一种很弱的相互作用，但在分子的结构和性质中起着重要作用。
例如，一些非极性分子间就会产生范德华相互作用。
这些相互作用在化学中起着非常重要的作用。
它们决定了分子间化学反应的发生、物质的性质、结构和功能等。
例如，化学反应中往往需要一些能量来破坏原子间的键，而这些能量往往来自于分子间相互作用的消失。
因此，相互作用在化学反应的发生中起着至关重要的作用。
结论分子间相互作用是化学中一个非常重要的方面。
电子共享、静电相互作用、氢键相互作用和范德华相互作用等相互作用在分子的结构和性质中起着重要作用。
更深入地了解相互作用的性质和作用，将有助于我们更好地理解化学反应、物质性质、结构和功能等。
生物分子相互作用的实验方法与分析技术
生物分子相互作用的实验方法与分析技术生物分子相互作用是指生物体内分子之间的相互作用，包括蛋白质与DNA、RNA、低分子化合物等的相互作用。
了解生物分子相互作用的方法可以帮助我们更好地理解生命过程，从而为疾病治疗、药物研发等提供有益的指导。
下面将介绍几种常用的生物分子相互作用实验方法与分析技术。
1. 亲和层析法（affinity chromatography）亲和层析法是一种利用特定配体与目标分子的亲和作用进行分离和纯化的方法。
一般分为亲和柱层析和免疫沉淀两种。
亲和柱层析是将特定配体固定在柱子上，利用配体与目标分子的亲和作用将其吸附在柱子上，在洗脱过程中分离目标分子。
免疫沉淀则是利用特异性抗体与目标分子结合，再将抗体-目标分子复合物通过一系列的洗涤步骤分离。
2. 免疫共沉淀法（co-immunoprecipitation）免疫共沉淀法利用抗体特异性地结合目标分子，然后以抗体为桥梁将与目标分子结合的其他分子一同沉淀下来。
通过分析沉淀物中的分子成分，可以确定目标分子与其他蛋白质的相互作用关系。
该方法通常与免疫检测技术（如免疫印迹）相结合使用，可以用来研究蛋白质与蛋白质、蛋白质与DNA/RNA等之间的相互作用。
3. 蛋白质结晶与X射线晶体衍射（protein crystallization andX-ray crystallography）蛋白质结晶与X射线晶体衍射是研究蛋白质三维结构的常用方法。
首先通过体外重组表达得到目标蛋白质，并将其进行纯化和结晶处理。
然后在适当的缓冲溶液中形成结晶，最后通过X射线衍射测定结晶体的晶体学参数，通过计算和解析来得到蛋白质的三维结构。
蛋白质结晶和X射线晶体衍射为药物研发提供了重要的结构信息，例如为针对特定蛋白质的药物设计提供靶标。
4. 双杂交法（yeast two-hybrid）双杂交法是研究蛋白质与蛋白质之间相互作用的实验方法。
该方法利用酵母菌（Saccharomyces cerevisiae）的生殖特点，将转录因子中的DNA结合域（DNA binding domain，DBD）和激活域（activation domain，AD）分别与两个蛋白质结合。
物理化学中的分子间相互作用
物理化学中的分子间相互作用物理化学是化学和物理学的交叉领域，涉及到物质的结构、物理性质以及化学反应等方面。
分子间相互作用是物理化学中的一个重要概念，它对分子的性质与反应具有重要影响。
一、分子间相互作用的种类分子间有电荷间相互作用、静电作用、范德华相互作用、氢键相互作用、离子键相互作用等多种形式。
这些相互作用形式各异，但都对物质性质产生着直接或间接的影响。
1. 电荷间相互作用分子中带电的部分产生的吸引或排斥力，就是电荷间相互作用。
此类相互作用直接决定了分子中的电性质。
2. 静电作用两个分子间因带电而引起的相互作用力，称作静电作用。
这种相互作用形式不仅仅影响了晶体的结构，同时对多种化学反应的进行也产生了影响。
3. 范德华相互作用范德华力是分子之间的一种引力，包括氢气分子中的范德华力、纯甲烷烃分子间的范德华力、液体分子间的范德华力等很多种情形，都与范德华相互作用不可缺少。
4. 氢键相互作用氢键是一种由一位质子和跟随其后的非负离子与另一个带负电的化学基团之间产生的弱的相互作用之一。
这种相互作用对分子中氢键形成后的结构性质和化学反应等需要进行综合分析。
5. 离子键相互作用离子键是由对极性化学成分分子中的亲电性分子或原子与负电性分子或原子引起的一种极强的相互作用。
离子键的形成与分子的极性有关，且通常会有更多的离子键结构出现。
这样的相互作用对于晶体结构的稳定有着重要性，同时也与化学反应相关。
二、分子间相互作用在生物学中的应用生物化学研究中，分子间相互作用尤其重要，生物分子中的化学反应和功能保持着各自的相互关系。
例如，蛋白质能够与DNA 相互作用，从而实现基因的开关功能；碳水化合物与蛋白质可以形成糖蛋白，从而实现生命过程中的能量传递；核酸与氨基酸分子则构成了复杂的生化反应网络。
三、分子间相互作用在物质科学中的应用物质科学中，分子间相互作用是物质性质的重要决定因素。
例如，在设计新型药物时，研究药物分子与受体之间的相互作用，可以更好地预测药物分子的药效和毒性；在发展新型塑料材料方面，研究分子链长度和分子结构的影响，控制分子链间的相互作用，有助于提高塑料的强度和韧性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
5. 信息量较少
有/ 无信息，以及ELISA 的亲和力信息
Biacore基本原理
BIACORE = Bio-molecule Interaction Analysis Core-technology
1）基于表面等离子共振技术（SPR）；
2）无需对研究对象进行标记； 3）全程实时监测分子相互作用；
4）不受样品颜色和浊度的影响；
常用的分子互作技术
对于涉及蛋白质相互作用的研究
1. 酵母双杂交 2. 酶联免疫吸附分析（ELISA ） 3. 荧光共振能量转移（FRET ） 4. 免疫共沉淀（Co-IP ）
5. 免疫印记（Western, Far-Western）
6. 质谱技术（Mass Spectrometry ）
对于涉及核酸相互作用的研究
国内研究成果：为什么禽流感可以感染人类？
基于Biacore 3000数据揭示H5N1禽流感跨物种传播机制
病毒对受体的结合能力
禽源受体
人源受体
新药发现:
利用Biacore进行基于药靶结合的药 物分子筛选与设计 (化药、抗体、重组蛋白、疫苗开发)
Acknowledgements to Avidex LTD
通过相互作用的强弱的变化。举例：磷
酸化修饰。 • 错误/失调的生物分子互作导致人体、动
植物、微生物各种病理现象的发生（例
如突变、甲基化）
常见的分子相互作用例子
• 药物小分子与细胞表面受体的相互作用；
•
• • • • • •
转录因子对核酸关键序列（如启动子、增强子等）的调节；
蛋白磷酸化/去磷酸化后的功能变化。 低分子量的“第二信使” 与生物大分子之间的相互作用； 蛋白质复合体多个亚基之间的组装与调节； 免疫反应中T cell与病原体表面抗原之间的识别； 酶分子与其激活剂或者抑制剂之间的相互作用； 生物分子在质膜与核膜之间的转位及调节；
100
p6 protein
1
52
33 27 13
Percent Bound
80
60
40
所有曲线和野生型类似
KDs = 15 - 27 mM
20
0 1.E-09
1.E-08
1.E-07
1.E-06
1.E-05
1.E-04
1.E-03
1.E-02
[Tsg101] (M)
120 通过突变寻找 p6上结合位点的确切位置 100
100
● KD = 25 mM
0
00
-9.042223 -100
0
15 30 Time (s)
45
1 .000E-07 10-7
1 .000E-06 10-6
1 .000E-05 10-5
1 .000E-04 10-4
1 .000E-03 10-3
[Tsg101] (M)
-200
对120 p6进行剪切，确认结合位点
Slowest off-rate C2 C3 A
Cell Assay C2 C3
2nd 3rd
A
C1 B4
4th
5th
(Data from Kalobios Pharmaceuticals)
C1
B4
C2
A
C1
B4
• Biacore获得的动力学结果与细胞实验数据高度一致
– 解离数率(kd) : 其预测结果与细胞实验排序一致 – 结合速率(ka) : 与细胞实验数据不关联
1. EMSA 2. ChIP （染色体免疫沉淀法，Co-IP 的类似技术）
目前分子互作技术的特征
1. 终点技术（End-point Tech）
酵母双杂，ELISA ，Co-IP，ChIP ，Western，MassSpec.
2. 需要标记（Require Labeling ）
酵母双杂，ELISA ，FRET
Detergent-solubilized GPCRs
Ab captured on sensor surface
Biacore技术应用领域
• 新药发现 • 抗体药物开发 • 疫苗开发 • 免疫学 • 肿瘤研究 • 神经疾病 • 传染疾病 • 功能蛋白质组学 • 细胞信号传导 • 蛋白质构效关系 • ……
• 从与CD80的亲和力上看，E系列并不比A-D系列更具优势。 -基于亲和力Avidex 将放弃E系列化合物 • 但动力学数据显示E系列具有更低的解离速率 -从药代PD角度：具有更低的解离速率的化合物更具潜力 -对E系列进一步结构优化可以集中在提高结合速率 on-rate • E系列化合物由于其特别的动力学特征而被保留于进一步开发。
1 mM
0 mM KD = 10 nM kon = 103 (M-1S-1) koff = 10-5 (S-1) KD = 100 pM kon = 107 (M-1S-1) koff = 10-3 (S-1)
87 % occupied
= 19 minutes = 2 hours = 19 hours = 8 days
5）样品用量微少
Biacore基于广泛认可的SPR技术 （表面等离子共振技术）
表面等离子共振原理 (SPR)
Biacore提供实时、非标记的分子结合信息
选择性
药-靶特异性结合？ 启动子的识别序列？
结合信号
活性浓度
混合物中目标成分浓度? 发现已知分子的结合伴侣
时间
亲和力
动力学
热动力学 生理温度下(37℃)结合性能
Courtesy of KaloBios Pharmaceuticals Inc.
动力学数据筛选CD80抑制剂先导化合物中的重 要作用
• Avidex Ltd 治疗类风湿性关节炎药物开发项目 • T细胞激活过程中CD80/CD28 信号传递的抑制剂 (靶分子 = CD80) -按照结构特点将259个先导化合物分为 A-E 共5个系列 -利用Biacore对259 个化合物分子进行动力学分析与筛选 • 所有化合物的动力学数据都标记在on/off 图上 -全面掌握每个系列化合物的整体动力学特征 -能够发现一些特殊的化合物
Data courtesy of Avidex Ltd
基于动力学特征对化合物进行有效筛选
亲和力提高 结合速率 解离速率
• 从A到D系列亲和力不断提高
• 动力学数据显示: 尽管E系列的亲和力中 等强度，但其解离速率非常慢。
Data courtesy of Avidex Ltd
动力学数据挽救了更具潜力的化合物
• 生产批次结合活性放行
28
从开发到质控， Biacore贯穿药物开发的每一步
SPR-HPLC联用进行药物活性成分的鉴定
独特的配体垂钓及回收功能 (SPR-MS & SPR-HPLC）
MALDI-TOF-TOF鉴定
回收 点靶 样品回收 点靶及在位酶解 LC-MS/MS模式 垂钓 回收
药物活性成分的筛选-AFTIR (利用SPR-HPLC方法）
解离速率(off-rate)决定药物的在靶滞留时间
Both drugs with identical and rapid clearance (short plasma t½ )
Concentration 100 % occupied 92 % occupied koff (s-1) 10-3 10-4 10-5 10-6 Residence time - t½
Percent Bound
80
T8A A9G P7L P10A P10L
60
40
必需的 PTAP序列
20
0 1.E-09
1.E-08
1.E-07
1.E-06
1.E-05
1.E-04
1.E-03
1.E-02
[Tsg101] (M)
p6/Tsg101片段的结合位点
Affinity of Tsg101 Mutatants
D. Myskza, W. Sundquist et al.,Univ. of Utah and Myriad Genetics
分析p6/Tsg101的相互作用
uninduced induced
Tsg101
HIV-1 p6
GST-HIV p6
GST
anti-GST mAb
Anti-GST surface purifies and orients the GST-p6 fusion protein
结合强度？结构-功能关系？药-靶结合时间？
Biacore可研究的生物分子范围
• 蛋白质、抗体 • DNA/RNA • 脂类 / 生物膜/膜蛋白 • 多糖/糖蛋白 • 多肽 • 小分子、激素 • 药物化合物、片段化合物 • 全细胞/病毒/微生物
CD4/gp120 natural chemokine LMW compound mAb
0 % occupied
1 2 Time (h)
结合动力学数据是药物开发中重要的药物理化信息之一
解离速率决定药物的实际疗效 (potency)
B4 C1 A C3 C2 Rank 1st
increasing potency of Fabs
Highest affinity C2/C3 A
Fastest on-rate C1 B4 C3
Biacore应用实例1 HIV萌芽机制研究
matrix capsid
nuclear capsid
p6
缺失p6 使HIV 被细胞膜内吞
HIV-1 Gag
• HIV 蛋白 p6 对于病毒颗粒在细胞 中的萌芽是必须的
• 曾有报道人的Tsg101和液泡蛋白分 选有关
• 研究p6蛋白与Tsg101是否存在相互 作用？