雙偏振極化干涉測(cè)量分析系統(tǒng)(Dual Polarisation Interferometry, DPI)是英國(guó)farfield sensors公司自2000年以來(lái)陸續(xù)推出的AnaLight系列產(chǎn)品[1]。目前,在國(guó)內(nèi)大陸地區(qū)還未有該系列產(chǎn)品的應(yīng)用。由于其在實(shí)時(shí)測(cè)量分子間(生物分子間、生物大分子與藥物小分子等)相互作用,表面結(jié)構(gòu)分析方面均具有靈敏、即時(shí)、信息豐富的特點(diǎn),DPI系統(tǒng)越來(lái)越廣泛地應(yīng)用在生物、醫(yī)學(xué)及材料科學(xué)方面。
O D}RnKL q5SPyfE[ 雙偏振極化干涉測(cè)量分析系統(tǒng)(DPI)的原理[1,2]
pY"WW0p"C DPI是基于光的Thomas Yuong干涉現(xiàn)象發(fā)明的。如圖,光通過(guò)平行相鄰的兩片薄層光導(dǎo)介質(zhì)傳播,光線穿過(guò)光導(dǎo)介質(zhì)后發(fā)生干涉產(chǎn)生相應(yīng)的干涉條紋,用適當(dāng)?shù)墓鈾z測(cè)器可以得到動(dòng)態(tài)的干涉條紋變化信息。如果在其中一個(gè)的表面上(傳感面)固定了分子,或者表面固定的分子與溶液中的物質(zhì)發(fā)生了相互作用,光在此介質(zhì)中的傳播就會(huì)受到影響,由此產(chǎn)生不同的干涉條紋信號(hào)。
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t^~vi'bB e.n(NW 干涉信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換得到傳感面上厚度、密度及質(zhì)量的信息。例如,蛋白質(zhì)固定在傳感面上,當(dāng)與其配體發(fā)生相互作用時(shí),蛋白質(zhì)的構(gòu)象可能發(fā)生變化。厚度的改變對(duì)應(yīng)了蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化,質(zhì)量改變對(duì)應(yīng)著配體與蛋白質(zhì)的結(jié)合,密度改變綜合體現(xiàn)了蛋白質(zhì)-配體結(jié)合前后狀態(tài)的變化。
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% 6e+'Y"v 雙偏振極化干涉測(cè)量分析系統(tǒng)(DPI)的應(yīng)用
#uhUZq 9;e!r DW,# DPI系統(tǒng)的商品化儀器AnaLight在生物物理學(xué)方面,如蛋白質(zhì)、核酸、脂及糖類等生物大分子研究領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。具體包括:
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v@nK%#J 1、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)表征和檢測(cè),及其在固-液界面上的吸附、聚集行為。Swann等人[3]應(yīng)用DPI技術(shù)定量測(cè)定了蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)變化。Lu等[4]研究了溶解酵素蛋白在硅-水界面的吸附特性。DPI的一個(gè)重要研究課題是神經(jīng)退行性疾病的蛋白聚集。據(jù)估計(jì)約有20種神經(jīng)退行性疾病,如阿爾茨海默病、帕金森病及nvCJD等,含有自我聚集的劣質(zhì)蛋白。蛋白質(zhì)聚集對(duì)神經(jīng)具有毒性(確切機(jī)制仍有爭(zhēng)議),蛋白質(zhì)的寡聚體在大腦中產(chǎn)生不溶性沉積或斑點(diǎn)。以往分析技術(shù)對(duì)于研究這種蛋白質(zhì)聚集過(guò)程,限于靈敏度不夠或孵育時(shí)間長(zhǎng),結(jié)果不太理想。DPI可以靈敏、實(shí)時(shí)地表征蛋白質(zhì)聚集的初始成核階段(小纖維形成,其決定了后續(xù)聚集狀態(tài))。Gengler等[5]研究了阿爾茨海默病特征的淀粉樣蛋白聚集過(guò)程。
q,, (SBhU:^h 2、蛋白質(zhì)與生物分子或小分子配體的相互作用。肝素是一種由硫酸D-葡萄糖胺和D-葡萄糖醛酸組成的粘多糖,可以和抗凝血酶穩(wěn)定結(jié)合,極大抑制凝血作用。因此,肝素是重要的抗凝血藥,廣泛應(yīng)用于防治血栓及外科手術(shù)中。研究肝素與其結(jié)合蛋白的相互作用對(duì)于弄清抑制凝血的生物學(xué)機(jī)制有重要意義[6]。蛋白質(zhì)與藥物小分子相互作用研究,對(duì)于以蛋白質(zhì)為靶點(diǎn)的新型藥物的研發(fā)、篩選非常重要。
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