利用MicroCal ITC系统了解生物分子相互作用

等温滴定微量热法(ITC)是药物发现以及蛋白质相互作用调控和研究的重要工具。Malvern Panalytical MicroCal ITC量热计是专门为满足在这些领域工作的生命科学家的要求而设计的。这些仪器提供了出色的性能和这些应用所需的高质量数据。

MicroCal ITC系统确定生物分子结合过程中直接释放或吸收的热量。这有助于在一次实验中获得无标记的结合亲和和热力学的直接测量。为研究广泛的生物分子相互作用提供了全面的信息。

马尔文泛光学微型ITC系统。

Malvern Panalytical MicroCal ITC系统的主要优点

所有MicroCal ITC等温滴定量热计能够精确测量结合常数K_D，反应化学计量比(n)，焓(ΔH)，熵(ΔS)。这提供了分子相互作用的全部热力学概况。

创新科技署的好处包括:

• 无标记测量-确保对未改变的生物分子的分析是在其自然状态下进行的，从而给出真实的行为图。
• 易于使用-快速的第一个结果与最小的分析发展，没有标记，没有固定和分子量的限制。
• 广泛的应用范围-它可以在各种溶剂和缓冲条件下进行测量。
• 广泛的动态范围-溶液中的分子测量保留了生物学相关性，该技术的灵敏度适应广泛的亲和力。
• 信息丰富的数据——所有相关参数——亲和力、化学计量学、焓和熵——都是在一次实验中测量的。

Malvern Panalytical提供一系列MicroCal ITC系统，以满足客户的要求。

• MicroCal PEAQ-ITC提供卓越的灵敏度和高质量的数据和低样品消耗。任何级别的用户都可以产生高质量的数据与用户友好的指导工作流程
• MicroCal PEAQ-ITC自动化将MicroCal PEAQ-ITC的灵敏度与走道自动化相结合，以满足药物发现和研究实验室的生产率要求。
• MicroCal iTC200的开发具有高灵敏度和易用性。电池注入，填充和电池清洗功能是半自动的，需要最少的操作人员参与。
• MicroCal VP-ITC是为便于使用而开发的，为学术和研究环境提供快速、准确的分析和非常好的数据敏感性。

模型	样品体积	样品室的大小	活动	吞吐量
MicroCal PEAQ-ITC自动化	370µL	200µL	完全自动化的	每24小时最多42次（SIM卡）
MicroCal PEAQ-ITC和iTC200	280µL	200µL	手册	每天8小时8 - 12小时
MicroCal VP-ITC	2毫升	1400µL	手册	每天8小时4 - 8小时

应用程序

的MicroCal ITC等温滴定量热计广泛应用于药物发现和生命科学，主要应用如下:亚博老虎机网登录

• 表征生物分子间的相互作用，以确定结合和活性，测量化学计量学和热力学参数，研究结构活性关系
• 研究任何两种生物分子的相互作用，包括蛋白质、核酸、脂类、药物和抑制剂
• 先导物优化的药物发现，Hit验证和表征，以及作用机制

理论付诸实践

工作原理

ITC实验基础。

等温滴定微热计测定两个分子相互作用时发生的热变化。当相互作用的分子从自由状态移动到结合状态时，由于非共价键的形成和重新分配，热量被吸收或释放。

ITC通过确定用于电池加热器的差功率来监测这些热变化，当混合结合剂时，需要保持样品和参考电池之间的零温度差

参考细胞通常含有水，而样品细胞含有一个结合伙伴和一个搅拌注射器，其中一个结合伙伴(配体)。

配体以0.5 ~ 2µL等量注入样品细胞，直到配体浓度是样品浓度的2 ~ 3倍。每一次配体注射都会产生一个热脉冲，以时间为积分值，以浓度为标准化值，生成kcal/mol与摩尔比(配体/样品)的滴定曲线。得到的等温线符合一个结合模型，生成亲和(K_D)、化学计量比(n)和相互作用焓(ΔH)。

国际贸易委员会的权力

从等温滴定量热法中，可以得到热力学性质来说明为什么会发生相互作用。图A和B显示了如何确定反应。

ITC确定热力学性质，包括：相互作用的化学计量比（n）、影响系数、焓变（ΔH）和熵变（ΔS）。

所示为具有相同结合能(AG)的三种相互作用的热力学特征。结合能与亲和能有关。结合亲和度是结合焓(ΔH)和结合熵(ΔS)的组合函数。结合焓反映了由于氢键形成和范德华相互作用的相互作用强度。结合熵是由脱溶作用引起的熵的变化和络合物形成时构象电荷的变化组成的。

的优点MicroCal系统包括：

• 最少的准备，最大的结果和高生产力
• 所有的结合参数(亲和度，化学计量，焓和熵)在一个单一的实验
• 没有得到任何化验发展结果
• 硬币形状的细胞优化样品混合
• 非反应哈氏合金，耐化学腐蚀，与生物样品兼容
• 与非水溶剂相容
• 实现最高生产力的自动化
• 测量亚毫摩尔至皮摩尔的离解常数（10^－2到10^-12年M） 使用直接或竞争性绑定技术
• 卓越的灵敏度和数据质量提供了结果的信心
• 使用10µg蛋白，在溶液中进行无标记的任何生物分子相互作用研究

ITC在行动-多功能性证明

参考数据库中大量的引文显示了MicroCal ITC系统的不同应用。它们用于测量任何生物分子变化的结合亲和性和热力学性质，这些变化可以影响结合伙伴之间的识别。ITC数据结合结构信息，对结构-功能关系和结合机制提供了深入的见解。

HIV-1蛋白酶抑制剂的完整系列的热力学特征。这些特征表明，最有效和最近开发的药物比原始版本更受焓驱动。数据来自Freire，《今日药物发现》，2008年10月;13日(日):869 - 874。

创新科技署的部分申请详情如下:

描述生物分子变化

使用等温滴定量热法，可以:

• 在筛选前确认目标活动。
• 将结合分解为亲和力，结合位点的数量，焓和熵。
• 对任何生物分子相互作用的结合机制有更深入的了解。

蛋白质相互作用

这些是所有细胞过程的基础，当它们失灵时，它就是疾病的根本原因。CHO及其同事使用ITC来了解蛋白质的无序区域在分子识别中的作用。

这是通过将含有紊乱区域的野生型蛋白(SEC3-WT)与三种进化变体进行比较而实现的。结果表明，无序区域对结合能量有显著影响。

ITC优化酶学动力学

木聚糖酶的动力学在生物漂白木浆和生物燃料生产中具有重要意义。Baumann和他的同事开发了一种用ITC测量木聚糖酶动力学的系统，因为传统的方法复杂且容易产生系统误差。ITC方法还被发现具有更高的灵敏度和使用更少的材料。

通常，木聚糖水解相关的热变化太小，不能直接用ITC确定。为了增加热流，建立了碳水化合物氧化酶和过氧化氢酶的焓放大系统。

这产生了一个焓变，MicroCal iTC200可以测量，信号与注射的混合木聚糖寡糖的数量相对应。

锌诱导伴侣二聚化

Zambeli和同事使用ITC来了解幽门螺杆菌的UreG紊乱区域所起的作用。UreG是一种分子伴侣，通过提供两个镍离子来激活脲酶。

该过程采用了GTP水解，并使用了一些金属-离子相互作用和一些蛋白质。由于UreG在解决方案中不是结构化的，因此很难理解其结构功能关系。

化学计量学结果表明，在反应过程中，两个连接到每个蛋白质上的镍离子不需要蛋白质二聚。

基于片段的药物发现的预测能力和生产力

一个自动化MicroCal ITC在治疗耐药肿瘤的早期药物发现计划中，用于优化和确定潜在先导化合物。从自动MicroCal ITC获得的数据用于确认初级筛选的命中，并精确地对片段的亲和性进行排序，以便在共结晶尝试和基于结构的药物发现程序中只选择最强的结合剂。

这一方法成功地预测了撞击会与目标形成共晶配合物。当从ITC验证中选择的14个蛋白复合物中的12个成功结晶时，这一点就清楚地显示出来了。这项研究表明ITC的预测能力可以简化基于+-片段的药物发现(FBDD)工作流并节省时间。

MicroCal ITC范围

MicroCal PEAQ-ITC自动化

该仪器集成了MicroCal PEAQ-ITC的优越性能，具有全自动化和无需用户干预的操作，MicroCal PEAQ-ITC自动化是任何繁忙的研究实验室的宝贵资产。

人性化的软件确保了高效的实验设计，同时自动化的数据分析使快速和可靠的结果。其吞吐量和自动化使其成为药物发现应用(如在生产率至关重要的情况下进行命中验证)的绝佳选择。

关键特性

• 完全自动化，无需用户干预即可下入四个96孔板
• 优化的自动化脚本，以获得更好的性能和分析可靠性
• 单注射器负载进行多次滴定(即10µL的4次实验)
• 新的简化布局
• 简化工作流程和提高数据分析一致性的软件，使决策更加自信
• 在工作中添加新的实验来提高生产力

MicroCal PEAQ-ITC

MicroCal PEAQ-ITC的开发具有高灵敏度和便利性。广泛的亲和范围允许分析弱亲和到高亲和粘合剂具有非常好的重复性。

MicroCal PEAQ-ITC分析软件支持实验设计模拟、数据质量的自动评估、大数据集的批处理评估和简化的用户界面，使用户能够方便地完成图形和演示质量的图形。

MicroCal ITC是任何研究实验室研究生物分子相互作用的重要工具，快速的结果和高灵敏度是非常重要的。

关键特性

• 用户友好的指导工作流嵌入视频教程，提供任何级别的用户生成高质量数据的能力
• 高信噪比提供了更多的信心在访问数据质量和相关性产生的亲和和热力学参数
• 自动洗涤样品细胞洗涤剂和滴定注射器有助于产生高质量的可重复数据
• 在单一实验中研究所有的结合参数(亲和度，化学计量，焓，熵)
• 快速的第一结果与最少的分析发展和没有标记
• 灵敏到可以用10µg蛋白研究生物分子间的相互作用
• 直接测量毫摩尔到纳米摩尔的亲和力(K_DS) (10^－2到10⁹米)
• 使用竞争性结合技术测量纳米摩尔到皮摩尔的解离常数(10⁹到10^-12年米)

MicroCal PEAQ-ITC分析软件

该软件的主要特点包括:

• 在一个session中打开多个实验
• 自动拟合模型(单位点，双位点，顺序，竞争，酶动力学，解离)
• 数据质量的自动评估
  • 高质量的数据绑定
  • 高质量的数据-不绑定
  • 劣质数据-检查数据

MicroCal iTC200

MicroCal iTC200是为了方便和非常高的灵敏度而开发的。其广泛的亲和范围有助于分析弱亲和到高亲和的结合剂，具有很好的重复性。注射器和细胞清洗功能是半自动的，需要的操作人员最少。

用户友好的软件指导所有操作，快速准确的分析。MicroCal iTC200是任何研究实验室研究生物分子相互作用的一个非常重要的工具，其高灵敏度和快速结果是非常重要的。

关键特性

• 所有的结合参数(亲和度，化学计量，焓，熵)在一个单一的实验分析
• 快速的第一结果与非常少的分析发展和没有标记
• 灵敏到可以用10µg蛋白研究生物分子间的相互作用
• 直接测量毫摩尔到纳米摩尔的亲和力(K_DS) (10^－2到10^{- 9}米)
• 使用竞争性结合技术测量纳米摩尔到皮摩尔的解离常数(10⁹到10^-12年米)

MicroCal VP-ITC

MicroCal VP-ITC是一种高灵敏度的等温滴定微量热计，其特点是易于使用。使用软件界面操作，提供精确和准确的分析。应用包括表征蛋白质、抗体、核酸、脂质和其他生物分子的分子相互作用。

它广泛用于研究和学术实验室的先导物优化，命中验证，检查分子结构变化对结合机制的影响，以及研究酶动力学。

关键特性

• 样品加载后无人值勤操作，让您集中精力完成其他任务
• 一个完整的系统，不需要额外的附件，试剂或消耗品
• 亲和数据提供了对生物分子相互作用的洞察
• 研究多种生物分子相互作用的能力
• 方便快捷，因为不需要固定和标记
• 可自由选择缓冲液，对分子量没有限制

一步一步的实验

实验步骤如下图所示:

规范比较总结

参数	PEAQ-ITC自动化	PEAQ-ITC	iTC200	国际贸易中心副总裁
测量参数	亲和力(KD）	亲和力(KD）	亲和力(KD）	亲和力(KD）
测量参数	焓ΔH	焓ΔH	焓ΔH	焓ΔH
测量参数	熵Δ年代	熵Δ年代	熵Δ年代	熵Δ年代
测量参数	化学计量学(n)	化学计量学(n)	化学计量学(n)	化学计量学(n)
样本容量	384（四个96孔板）	N/A	N/A	N/A
样品盘温度范围	环境温度:4°C±2°C	N/A	N/A	N/A
样品体积	370 . pL	280 . pL	280 . pL	2毫升
细胞体积	200 . pL	200 . pL	200 . pL	1400 . pL
注射注射器容积	40 . pL	40 . pL	40 . pL	300 . pL
注入体积精度	< 1% @ 2 pL	< 1% @ 2 pL	< 1% @ 2 pL	-
平衡时间从25°C到5°C	< 6分钟	< 6分钟	< 6分钟	-
示例演示	96好板	N/A	N/A	N/A
吞吐量	每24小时最多42次（SIM卡）	每天8小时8-12次	每天8小时8-12次	每天8小时4-8次
电池材料	Hastelloy	Hastelloy	Hastelloy	Hastelloy
单元配置	硬币形状的	硬币形状的	硬币形状的	硬币形状的
噪音	0.15 ncal /秒	0.15 ncal /秒	0.2 ncal /秒	0.2 ncal /秒
温度范围	2摄氏度至80摄氏度	2摄氏度至80摄氏度	2摄氏度至80摄氏度	2摄氏度至80摄氏度
温度稳定性在25°C	±0.00012°C	±0.00012°C	±0.00015°C	-
响应时间	十年代	十年代	十年代	20年代
多重反馈模式	是(被动，高增益，低增益)	是(被动，高增益，低增益)	是(被动，高增益，低增益)	是(被动，高增益，低增益)
自动升级可用	N/A	是的	是的	N/A
操作环境
——温度范围	10°C到28°C	10°C到28°C	10°C到28°C	10°C到28°C
——湿度	0%至70% RH，不冷凝	0%至70% RH，不冷凝	0%至70% RH，不冷凝	0%至70% RH，不冷凝
电评级
——电压	100 - 240 v	100 - 240 v	100 - 240 v	100 - 240 v
——频率	50/60赫兹	50/60赫兹	50/60赫兹	50/60赫兹
——权力	70 W	70 W	70 W	120 W
重量	91公斤	13.6公斤	9.4公斤	9公斤(控制器)
尺寸(宽x高x深)	63 x 77 x 35厘米	43 x 46 x 38厘米(量热计+洗涤站)	21 x 34 x 35厘米(量热计)	20 x 44 x 37厘米

这些信息已经从Malvern Panalytical提供的材料中获得，审查和改编。亚博网站下载

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