蛋白質(zhì)聚集體計數分析儀

　　歐奇奧 IPAC2蛋白質(zhì)聚集體計數分析儀
 

　　蛋白質(zhì)是怎樣構成的？
 

　　蛋白質(zhì)是以氨基酸為基本單位構成的生物高分子。蛋白質(zhì)分子上氨基酸的序列和由此形成的立體結構構成了蛋白質(zhì)結構的多樣性。蛋白質(zhì)具有一級、二級、三級、四級結構，蛋白質(zhì)分子的結構決定了它的功能。
 

　　一級結構：蛋白質(zhì)多肽鏈中氨基酸的排列順序，以及二硫鍵的位置。
 

　　二級結構：蛋白質(zhì)分子局區域內，多肽鏈沿一定方向盤(pán)繞和折疊的方式。
 

　　三級結構：蛋白質(zhì)的二級結構基礎上借助各種次級鍵卷曲折疊成特定的球狀分子結構的空間構象。
 

　　四級結構：多亞基蛋白質(zhì)分子中各個(gè)具有三級結構的多肽鏈，以適當的方式聚合所形成的蛋白質(zhì)的三維結構。
 

　　蛋白質(zhì)的氨基酸序列是由對應基因所編碼。除了遺傳密碼所編碼的20種“標準”氨基酸，在蛋白質(zhì)中，某些氨基酸殘基還可以被翻譯后修飾而發(fā)生化學(xué)結構的變化，從而對蛋白質(zhì)進(jìn)行激活或調控。但是，如果蛋白質(zhì)間發(fā)生非特異性結合，不僅蛋白質(zhì)失去應有活性，而且易形成包涵體，導致蛋白基因工程成本增加。聚集體的結構包括淀粉樣蛋白纖維結構和包涵體結構。
 

　　生物醫學(xué)工程中為什么必須研究和觀(guān)測蛋白質(zhì)聚集體？
 

　　蛋白質(zhì)聚集已經(jīng)成為藥物與生物學(xué)領(lǐng)域中的研究熱點(diǎn)，其中蛋白質(zhì)以非天然構象存在，還常伴隨著(zhù)β-折疊量的增加。老年癡呆癥和II型糖尿病都與蛋白質(zhì)聚集有關(guān)。研究蛋白質(zhì)聚集體有助于理解體內分子病的形成。
 

　　在蛋白質(zhì)和藥物的后基因組時(shí)代，尋找蛋白質(zhì)晶體的優(yōu)化條件一直是晶體生長(cháng)工作者的目標。而成核前溶液中蛋白質(zhì)形成的聚集體的狀態(tài)(包括聚集體的大小，形貌，甚至于構象等)的變化會(huì )直接影響到成核的情況。因此，對于無(wú)序聚集體狀態(tài)的變化研究，有助于分析有序聚集體的出現條件并提供蛋白質(zhì)晶體生長(cháng)的合適條件。
 

　　清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院生物膜與膜生物工程國家重點(diǎn)實(shí)驗室購置“多角度激光光散射凝膠色譜系統”，用于生物樣品溶液形態(tài)分析、蛋白質(zhì)及其聚集體分子量和分布測定，蛋白質(zhì)均一性、穩定性分析及其結晶狀態(tài)和條件的篩選，研究蛋白質(zhì)聚集體對膜污染過(guò)程的影響。
 

　　蛋白聚集嚴重影響以蛋白為基礎研發(fā)的藥物。在藥物制劑中，蛋白聚集在生物活性和免疫原性方面影響藥效。蛋白聚集發(fā)生在生產(chǎn)過(guò)程的各個(gè)階段包括細胞培養、純化、生產(chǎn)、儲存、運輸等方面。制藥工業(yè)希望在生物工藝中找到新的方法，可用于檢測、追蹤、定量分析影響蛋白聚集的因素。近年來(lái)以?xún)龈煞€定形式存在的蛋白聚集體作為標準品，可以地定量檢測蛋白聚集，加上新穎的只需在酶標儀里即可實(shí)驗的ProteoStat® protein aggregation assay，可對蛋白檢測方法進(jìn)行優(yōu)化。
 

　　科學(xué)家目前并不確定為何不正確的蛋白質(zhì)形式和聚集成團現象是神經(jīng)變性疾病的重要標志，神經(jīng)變性疾病包括肌側索硬化(ALS)、阿爾茲海默氏癥和瘋牛病等?？窃?1月1日的雜志Molecular Cell上的研究報告中，來(lái)自耶魯大學(xué)的研究者通過(guò)在細菌中研究疾病的發(fā)病過(guò)程來(lái)揭示不正確形式的蛋白質(zhì)的聚集體的形成過(guò)程。蛋白質(zhì)是由DNA編碼控制并且在核糖體的裝配下在細胞中形成，然而，有時(shí)候蛋白質(zhì)并不會(huì )被正確地裝配，這些錯誤折疊的蛋白質(zhì)就趨向于聚集。錯誤折疊的蛋白質(zhì)的聚集現象就在阿爾茲海默癥患者大腦中表現尤為明顯。來(lái)自耶魯的研究團隊揭示了抗生素鏈霉素可以誘發(fā)大腸桿菌蛋白質(zhì)的聚集。使用大規模的蛋白質(zhì)組學(xué)及遺傳學(xué)篩選技術(shù)，研究者分析了蛋白質(zhì)的聚集現象以及篩選了可以使得大腸桿菌對抗生素產(chǎn)生耐藥性的細菌蛋白質(zhì)，zui終研究者發(fā)現細菌中一種特殊的蛋白質(zhì)如何保護細菌免于過(guò)氧化氫的壓力，以及這種蛋白質(zhì)如何減弱由于鏈霉素所刺激引發(fā)的蛋白質(zhì)的聚集。
 

 

　　蛋白質(zhì)中聚集體的直接可視化、尺寸測量和計數：檢測蛋白質(zhì)聚集狀態(tài)對了解生物醫藥產(chǎn)品的穩定性和功效是至關(guān)重要的。當有蛋白質(zhì)聚集體時(shí)，對產(chǎn)品的質(zhì)量的生物活性和原免疫性?xún)煞矫嬗泻艽蟮挠绊?。很多聚集體遇到生物樣品會(huì )按照大小和特性排列(如：可溶的和不可溶的，共價(jià)的和非共價(jià)的或者可逆的和不可逆的)。蛋白質(zhì)聚集體的范圍跨度很大，從小型的低聚體(納米級)到包含成百萬(wàn)的單體單元構成的不可溶的微米級的聚集體。
 

　　在制造過(guò)程(細胞培養、提純、形成)、貯存、分配和產(chǎn)品處理過(guò)程中的任何一步都可能產(chǎn)生蛋白質(zhì)聚集體。它可能是由于各種壓力引起的，比如，攪拌、暴露在的pH下、溫度、離子強度或者各種界面(如，氣-液界面)。在高蛋白含量(像單克隆抗體形成的情況)情況下，會(huì )出現進(jìn)一步增加聚集體的可能性。因此，在開(kāi)發(fā)、
 

　　制造以及藥物的后續貯存和描述產(chǎn)物時(shí)都必須仔細描述和控制聚集體。同樣地，可以通過(guò)監測聚集體的狀態(tài)，修改或者優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程來(lái)實(shí)現。
 

　　現在FC-200S-IPAC提供一種以藍光為基礎的圖像法亞微米粒子跟蹤分析系統，可以直接在液相中實(shí)時(shí)地觀(guān)測到單個(gè)的納米級粒子(如蛋白質(zhì)聚集物)并且對其計數，并獲得高分辨率的粒度分布圖。該技術(shù)具有快速、可靠、的特點(diǎn)并且成本遠低于掃描電鏡，這些特點(diǎn)使之成為現存納米顆粒分析方法(如DLS(動(dòng)態(tài)光散射又稱(chēng)光子相關(guān)光譜PCS，)或者電子顯微鏡(EM))的很好的替代或者補充