IF14+:BIAcore-SPR助力中药靶点作用机制研究，帮你发高分甚至Science子刊

【写在前面】今天我们向大家推荐的是发表于JACS (IF15.419)和Science Advances(IF14.136)的两篇文章，了解下BIAcore-SPR助力中药靶点作用机制研究。注意文末有福利！

【如果您有BIAcore相关技术需求，可以联系18611606835；Add : 北京市东城区东直门内大街16号；E-mail: 806991879 @qq.com。当然也可以直接联系我们公众号啦（即日起一月内订单有优惠）~】

首先我们看两篇高分例文：

1.Functional characterization and structural basis of an efficient di-C-glycosyltransferase from Glycyrrhiza glabra. 发表于《Journal of the American Chemical Society》.

通过使用Biacore 生物分子相互作用分析系统，研究人员可以从分子层面入手，得到最直接的、无需标记的、定量的分子结合证据，证实 GgCGT 确实与 UDP Glc 有很强的结合，但与 UDP-Gal 却不结合（如图1所示）， 其中 GgCGT 与 UDP-Glc 结合亲和力（KD）为 15.5μM。该结果也验证了此前作者通过其他方式对 GgCGT 糖供体选择性机制的推断。

图 1：Biacore 验证 GgCGT与UDP Glc 有很强的结合但与UDP-Gal 却不结合

天然产物等小分子化合物与其受体或蛋白的结合研究，一直是中医药研究领域的热点。但小分子的分子量小，结合产生的信号很弱，往往只有几个或几十个 RMS 的信号，传统的方法很难检测蛋白-小分子间的互作。这就要求检测技术要有很高的灵敏度和分辨率去检测小分子与蛋白的互作。

在该项研究中，我们可以看到 GgCGT 与 UDP Glc 的结合信号只有 10RU (RMS) 左右，这已经达到了其他检测技术的灵敏度极限，根本无法进行检测。而 Biacore 凭借着其超高的灵敏度（<0.02RU/RMS）, 能够精确的区分不同浓度间的结合信号，并且不同浓度间的结合传感图互不干扰，从而确保得到精确的结果和漂亮的数据。

除了本文提到的对小分子化合物与蛋白结合亲和力验证外，Biacore 以其超高灵敏度、无分子量检测限制的性能，以及独特「分子垂钓质谱联用」的功能，已经成为中药、天然产物、小分子化合物研究的必备工具。从作用机理到有效成分的发现与确认，Biacore 紧紧把握中药与天然产物研究痛点，帮助科学家们攻克了一个又一个难题，加速了科研成果的产出。

2.Triterpenoids manipulate a broad range of virus-host fusion via wrapping the HR2 domain prevalent in viral envelopes. 发表于《Science Advances》

流感、艾滋病、埃博拉等病毒时刻危害着人类健康，然而人类对病毒认识有限，对其致病基理的研究更是少之又少，导致相关抗病毒药物的研发进展缓慢。众所周知，很多天然中草药如板蓝根、柴胡、葛根等具有抗病毒功能。但是这些中药是如何抗病毒呢？其抗病毒的物质基础是什么？

北京大学周德敏、张礼和研究团队针对以上问题展开研究，发现三萜天然产物广谱抑制流感、埃博拉和HIV病毒感染的共性作用靶点和机制，成果“Triterpenoids manipulate a broad range of virus-host fusion via wrapping the HR2 domain prevalent in viral envelopes”发表最新一期的在SCIENCE子刊《Science Advances》上。

Tips：三萜是一类含疏水五环骨架的植物次生代谢物，通常认为是植物防御病原体感染的重要化学成分，广泛存在于自然界，也推测是民间药物中具有重要生物活性的成分，但其真实性及分子机制尚待阐明。研究发现齐墩果酸、合欢酸、白桦脂酸等三萜天然产物能够拮抗流感病毒、HIV病毒和埃博拉病毒的感染。

为了揭示这类三萜天然产物广谱拮抗病毒感染的作用机制，该团队研究人员利用Biacore发现这些三萜物质能够结合到流感、埃博拉和HIV病毒等I型RNA病毒膜蛋白的HR2结构域。HR2能够形成α螺旋，并通过与相邻的另一个α螺旋HR1相互作用形成HR1-HR2发夹状结构，从而促进病毒与细胞膜融合。

那么，他们是如何检测这些三萜物质与HR2的结合的呢？实验中将HR1与HR2两个肽段分别偶联在S系列CM5芯片上，三萜先导化合物作为流动相流经芯片表面。Biacore检测结果显示，先导化合物Y11与Y18可以与HR2结合，并且亲和力分别高达5.4 uM与16.8 uM，但不会与HR1特异性结合；并且阴性对照Y12与E-64d，都不会与HR2或HR1结合（图一）。

图一：显示了Y11/ Y18可以特异性结合于HR2，而阴性对照Y12/ E-64d却无法与HR2结合

进一步的 “竞争抑制”实验结果显示，在先导化合物Y11存在下，肽段HR1与HR2二者之间的结合也会明显减弱。亲和力（KD）由1.0 uM降至了23.4 uM。但是阴性对照Y12与E-64d却没有明显抑制二者结合的作用（图二）。

图二：Biacore竞争抑制实验结果：D,E从左往右依次是HR1与HR2结合；Y11抑制HR1-HR2结合；阳性对照N39抑制HR1-HR2结合。阴性对照Y12/E-64d 则没有抑制作用。

再结合结构解析结果，研究人员最终发现这些三萜化合物通过其疏水五环骨架覆盖在HR2螺旋表面，抑制了HR1-HR2三聚体发夹状结构形成，进而阻碍了病毒-细胞膜融合。同时，研究人员还借助Biacore发现其他的三萜化合物Y19、Y20等，通过类似的机制与HIV病毒的HR2结合，并抑制HIV病毒-细胞膜的融合，从而揭示了三萜天然产物广谱抗病毒的分子机制。也使HR2从被认为是一个“undruggable target”变为“druggable target”，为抗病毒药物的研发提供了新的作用靶点和结构基础。

作为分子互作检测的“黄金”设备，Biacore已经广泛应用到中药天然产物、化药小分子靶点的发现与互作研究，中药有效活性成分鉴定等领域，近两年发表的高分文章也如雨后春笋。这篇文章也是继北医屠鹏飞教授团队苏木研究发表在PNAS上，上海中医药大学杨永清团队抗哮喘靶标发现与机制研究发表在Science Translational Medicine封面后的又一篇SCIENCE子刊文章。所以，中药天然产物、小分子靶点作用机制研究，可以考虑采用Biacore！

BIAcore可以发表于顶级期刊，下面我们就简单了解和介绍下BIAcore吧

BIAcore是一种基于光学表面等离子共振 (Surface Plasmon Resonance，简称SPR)原理的用于分子互作分析的常用方法。

因为其准确性高、重复性好、应用广泛，目前SPR原理用于药物分析的方法已经被录入中国、美国、日本的药典，基于BIAcore方法的文献也已经超过了15000篇。那这个方法为什么会这么优秀，我们来给大家介绍一下！

SPR其实是一个运用物理光学原理，来检测因为分子结合导致的介电常数的变化引起的角度的变化，角度的变化会导致响应值的变化。

变化会实时的从传感图检测出来：

从上面的传感图也可以看出，SPR的方法不仅可以检测是否有特异性的结合，还可以通过数据分析软件获得分子间的结合速率常数（association rate constant，ka）、解离速率常数（dissociation rate constant，kd）、平衡解离常数（dissociation equilibrium constant，KD）等，从而可以得到亲和力、浓度、动力学、热力学等参数，这些在药物研发中非常重要的数据，所以在SPR 技术被正式收录到中国、美国和日本药典后，越来越多的被应用到药物的研发和质控中。

那接下来我们通过一些文献来看一下BIAcore在药物研发中主要应用的方向：

目标分子与靶分子之间是否发生特异性结合？

分子互作最基本的检测参数，我们可以利用特异性结合在药物研发过程中来筛选和药物分子特异性的结合的药物靶点受体。

BIAcore的优势在于可以重复使用作为受体的靶点，只需要进行合理的再生，就可以高效的进行多种分子的筛选验证。

所以在实验之初，作者通过软件模拟筛选结合位点，然后用BIAcore进行验证，最后筛选出有潜力的结合位点。

配体与分析物之间的结合强弱？

亲和力，可以用解离平衡常数（KD）反映，是一个描述配体和分析物分子之间的结合强度的参数，对于生物药物研发来说，亲和力是判断药效的关键功能属性之一，在生物药研发的过程中，抗体亲和力测定意义重大，可以为新型抗体偶联药物开发提供依据。

在下面这篇文章之中，作者就是通过 SPR 法测定单抗及其相对应的抗体偶联药物与受体间的相互作用，计算其亲和动力学。

抗体—药物偶联物（ADC）是特异性靶向肿瘤抗原的抗体与细胞毒性药物连接的一类治疗药物，ADC可以提高治疗指数，因为它们被设计成特异性递送细胞毒性剂对肿瘤细胞，并限制对正常细胞的附带损伤。

两分子结合和解离的速率快慢？

动力学在分子互作中是用来描述分析物与配体之间结合的速率（ka）和解离的速率（kd），是表征分子结合很重要的参数。在药物研发过程中，我们可以通过检测结合或者解离速率来判断结合的药物分子作用的时间和效果。

我们主要提供下列服务项目：

1、抗体-抗原、蛋白与蛋白、蛋白与核酸等生物大分子相互作用检测

可提供抗体亲和力、特异性，生物大分子相互作用的定性、定量分析，以及动力学、热力学参数等信息。我们同时提供分子克隆、蛋白制备、纯化等服务，在客户仅提供概念的情况下，可从无到有，帮助客户完成整体检测分析工作。

2、蛋白与药物小分子结合检测；中药单体药物小分子“垂钓”服务

Biacore T200具有超高灵敏度、无分子量检测下限等优点，因此在检测蛋白与药物小分子结合方面极具优势，尤其在筛选和分析中药分子靶蛋白方面表现卓越。检测物质来源可以是中药单体、单味药、复合方剂以及血液样品。Biacore 独特的“分子垂钓”功能可以帮助快速获取靶蛋白的未知药物配体分子。

3、IVD原材料抗体的制备与检测

IVD原材料抗体为针对抗原不同空间表位的抗体对，制备难度通常较大。我们借助Biacore 建立了快速IVD原材料抗体的检测、分析技术体系，可将制备时间缩短为常规时间的1/3，成功率在90%以上。我们同时可提供动物免疫、脾细胞融合、克隆筛选等一系列服务，可在客户仅提供制备目标和概念的情况，完成全程制备分析工作。

如果您需要的蛋白市面上找不到合适的活性蛋白，我们平台可提供真核表达系统制备蛋白。

作为分子互作检测的“黄金”设备，Biacore已经广泛应用到中药天然产物、化药小分子靶点的发现与互作研究，中药有效活性成分鉴定等领域，近两年发表的高分文章也如雨后春笋。上述文章也是继北医屠鹏飞教授团队苏木研究发表在PNAS上，上海中医药大学杨永清团队抗哮喘靶标发现与机制研究发表在Science Translational Medicine封面后的又一篇SCIENCE子刊文章。

天然产物等小分子化合物与其受体或蛋白的结合研究，一直是中医药研究领域的热点。但小分子的分子量小，结合产生的信号很弱，往往只有几个或几十个 RMS 的信号，传统的方法很难检测蛋白-小分子间的互作。这就要求检测技术要有很高的灵敏度和分辨率去检测小分子与蛋白的互作。

在该项研究中，我们可以看到 GgCGT 与 UDP Glc 的结合信号只有 10RU (RMS) 左右，这已经达到了其他检测技术的灵敏度极限，根本无法进行检测。而 Biacore 凭借着其超高的灵敏度（<0.02RU/RMS）, 能够精确的区分不同浓度间的结合信号，并且不同浓度间的结合传感图互不干扰，从而确保得到精确的结果和漂亮的数据。

除了本文提到的对小分子化合物与蛋白结合亲和力验证外，Biacore 以其超高灵敏度、无分子量检测限制的性能，以及独特「分子垂钓质谱联用」的功能，已经成为中药、天然产物、小分子化合物研究的必备工具。从作用机理到有效成分的发现与确认，Biacore 紧紧把握中药与天然产物研究痛点，帮助科学家们攻克了一个又一个难题，加速了科研成果的产出。

所以，中药天然产物、小分子靶点作用机制研究，请认准Biacore！

Add : 北京市东城区东直门内大街16号

Mob: 18611606835

WeChat：18611606835

E-mail:806991879@qq.com