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微量热泳动 MST 技术:剖析生物分子互作,赋能药物研发与结构生物学革新

2025/3/22

首先我们来看一下微量热MST实验原理:
  MST微量热动技术是一种基于检测在温度梯度中的生物分子电泳迁移率的变化而检测生物分子间结合、解离过程,获取分子间相互作用的模式和动力学常数等方面信息的新技术。其原理为波长1480 nm的红外激光通过分色镜照射到毛细管中的样品,样品中的水分子吸收红外光发热而形成温度梯度。通过聚焦的红外激光加热毛细管之中的溶液,同时通过hot mirror来检测荧光。毛细管中的荧光可以通过光学二极管来成像,然后将加热中心的标准化荧光对时间绘图。随后荧光由于温度的增加而降低,荧光分子由于受到热泳动的作用而移出加热中心。
  荧光分子最初是自由均匀分布的,在红外激光照射下,分子受到热泳动的作用力,从加热区域向低温区域移动,同时分子又受到浓度梯度和质量扩散力的作用,最后分子在热泳动作用力和质量扩散作用力下达到平衡,形成稳定态。
通过荧光染料标记、荧光融合蛋白、色氨酸自发荧光等信号追踪,把分子在微观温度梯度场中的定向移动进行探测和量化,从而分析样品中分子之间的相互作用力

 

 MST微量热动技术其实适用所有类型分子互作,包括蛋白、小分子、多肽、核酸、脂类、离子等等,如:
一、蛋白--小分子:如自噬一溶酶体靶向降解、基于结构的药物设计、“靶向降解组学”鉴定中药成分靶点、中药小分子抑制剂作用机制、靶向雄激素受体液-液相分离的药物开发、新型泛素化反应的分子机制
二、蛋白--离子:如:植物硝态氮新受体、植物免疫抑制与广谱抗病机理、铜元素调节水稻广谱抗病毒的机制、低温特异钙信号的感知和应答机制
三、蛋白--多肽:如:植物防止多精受精的分子机制、小肽一受体激酶调控花粉与柱头识别的分子机理、植物重要肽激素作用机理、多肽 PROTAC降解致癌蛋白
四、蛋白--蛋白:如:淬灭抑制蛋白 S0Q1 调节 qH 的作用机制、胃癌基因治疗新靶点 CPEB3 作用机制研究、精子与卵子受精识别的结构基础、抗原表位研究
五、蛋白--核酸:如:CRISPR-Cpf1 识别剪切 RNA 的分子机制、核酸适配体检测霉菌毒素
六、蛋白--脂类:如:新冠病毒S蛋白结合胆固醇、调控蛋白与磷脂酰肌醇二磷酸识别机制
七、蛋白--复合物:如:蛋白酶体与去泛素化酶动态调控机制
八、蛋白--纳米颗粒:如:靶向乳酸代谢的工程仿生纳米颗粒治疗胶质瘤、多肽修饰的纳米颗粒抑制病毒侵染、核酸适配体修饰的纳米颗粒探针
九、蛋白--糖类:如:流感病毒结构改变介导病毒在人类传播的机制
十、免纯化/无标记检测:如:老药新用,Wnt/B-catenin 信号通路活性抑制、血清中多克隆抗体-海洛因结合检测、葡萄糖转运蛋白抑制剂
文献参考:
1、Profiling the metabolome of uterine fluid for early detection of ovarian cancer   (Cell Reports Medicine IF11.7)--分子结合类型:蛋白质 - 小分子
2、Streptococcus anginosus promotes gastric inflammation, atrophy, and tumorigenesis in mice  (Cell  IF66.85)--分子结合类型:蛋白质 - 蛋白质
3、Structural analysis of PTPN21 reveals a dominant-negative effect of the FERM domain on its phosphatase activity (Science Advances IF11.7)--蛋白质 - 多肽
4、Alanyl-tRNA synthetase, AARS1, is a lactate sensor and lactyltransferase that lactylates p53 and contributes to tumorigenesis (Cell  IF66.85)--分子结合类型:蛋白质 - 小分子、蛋白质 - 蛋白质、蛋白质 - 核酸
5、The LRR receptor-like kinase ALR1 is a plant aluminum ion sensor  (Cell Research IF28.1)--分子结合类型:蛋白质-离子