결합 친화도

결합 친화도는 단일 분자(단백질 또는 DNA)와 이의 리간드/결합 파트너(약물 또는 억제제) 간 결합 상호 작용의 세기입니다. 결합 친화도는 일반적으로 생체 분자의 상호 작용을 평가하고 상호 작용 세기의 순위를 정하는 데 사용되는 평형 해리 상수(K_D)를 통해 측정 및 보고됩니다. K_D 값이 작을수록 표적에 대한 리간드의 결합 친화도가 커집니다. K_D 값이 클수록 표적 분자와 리간드가 서로 끌려 결합되는 힘이 더 약하게 됩니다. 

결합 친화도는 두 분자 간 수소 결합, 정전기 상호 작용, 소수성 상호 작용 및 반데르 발스 힘과 같은 비공유 결합 분자간 상호 작용에 의해 영향을 받습니다. 또한 리간드와 표적 분자간 결합 친화도는 다른 분자의 존재에 의해 영향을 받을 수 있습니다.

단백질, 핵산 및 생체 분자의 특성을 분석할 때마다 기질, 억제제 및 공동 인자에 대한 결합 친화도를 이해하는 것은 효소 반응, 단백질 복합체 또는 수용체 결합 등과 관련된 분자간 상호 작용 상승에 대한 연구의 핵심입니다. 신약 개발의 경우 결합 친화도는 표적을 고유하게 선택적으로 결합하는 신약을 설계하는 데 도움이 됩니다.

결합을 측정하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. ELISA, 겔 이동 분석과 같은 정성적 방법(즉, 결합: 예/아니오)과 분광 분석, 광학 센서(예: GCI) 및 등온 적정 열량측정법과 같은 정량적 방법(예: 결합 친화도)이 있습니다.

상호작용기에 레이블이 지정되어야 하는 방법과 레이블이 없는 접근 방식을 포함하여 결합 친화도를 측정하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 주요 표지된 정성적 방법(즉, 결합: 예/아니요)은 효소 결합 면역흡착 분석(ELISA)입니다. 주요 라벨이 없는 정량 방법에는 분광 분석, 등온 적정 열량계(ITC) 또는 표면 플라스몬 공명(SPR), 생물층 간섭계(BLI) 및 격자 결합 간섭계(GCI)와 같은 광학 바이오센서가 포함됩니다.

효소 면역 분석법 (ELISA)

ELISA는 고정된 리간드를 사용하여 용액에서 표적 분석물을 포착하고 특수 검출 시약(라벨)을 사용하여 두 분자 사이의 반응을 분석하는 플레이트 기반 분석 기술입니다.

표면 플라즈몬 공명 (SPR)

SPR은 표면 플라즈몬의 국부적인 소멸 장 내에서 굴절률 변화에 따른 분자 상호 작용을 감지하는 라벨 없는 광학 감지 기술입니다. 미세유체 채널을 통해 더욱 정확한 측정이 가능해졌습니다.

생물층 간섭계 (BLI)

BLI는 광학 바이오센서를 사용하여 바이오센서 팁에서 반사된 빛의 간섭 패턴 변화를 측정합니다. 바이오센서 팁은 일반적으로 포획 분자로 코팅되어 있으며 관심 분석물질이 포함된 샘플 용액에 담겨 있습니다. BLI에는 라벨이 없습니다.

격자 결합 간섭계 (GCI)

GCI는 샘플과 기준 빔을 광섬유 도파관에 결합하는 라벨 없는 광학 감지 기술입니다. 상호작용으로 인해 발생하는 시간 의존적 위상 변이 신호를 측정하여 결합 친화도와 동역학을 분석합니다.

등온 적정 열량계 (ITC)

ITC는 결합 상호작용과 관련된 열 변화를 측정하고 결합 화학양론 및 열역학을 결정합니다.

그러나 결합 친화도를 측정하면 측정으로 인해 결합 친화도 곡선이 생성될 수 있는 여러 보고 지점이 생성됩니다. 이 곡선은 샘플의 농도와 샘플과 타겟 간의 상호 작용에 따라 달라집니다.

이는 정기적이고 적절한 실험 대조 외에 시료의 농도를 파악하고 올바른 배양 기간을 고려하는 것이 중요합니다. 분석 중에 평형(표적에 결합하는 분자의 양이 표적에서 분리되는 양과 동일한 경우)에 도달하는 것이 특히 중요합니다. 평형에 도달하지 않으면 바인딩 모델을 안정적으로 맞출 수 없으므로 선호도를 안정적으로 결정할 수 없습니다.

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Malvern Panalytical은 도파관 간섭법(GCI)과 등온 적정 열량측정법(ITC)을 모두 제공합니다 . 두 기법 모두 비라벨 형식으로, 네이티브 분자를 사용할 수 있습니다. 광범위한 상호 작용을 위해 두 기법 모두에서 높은 정량적 친화도(K_D 값)를 도출할 수 있습니다.

GCI는 결합 이벤트에 의해 발생하는 표면장의 굴절률의 변화를 측정하는 광학적 방법으로, 상호작용의 친화성과 속도를 연구하는 데 사용됩니다. GCI는 밀리몰의 K_D 값을 피코몰까지 측정하고, 추가적으로 상호작용의 속도 특히 결합 상수(k_a) 및 해리 상수(k_d)의 비율을 결정합니다.

ITC는 결합 이벤트와 관련된 열 변화를 측정합니다. ITC는 밀리몰의 K_D 값을 나노몰까지 측정할 수 있으며 또한 상호 작용의 결합 화학량 및 결합 열역학적 특성을 파악할 수 있습니다. 결합 속도 및 열역학적 특성은 모두 분자간 상호 작용을 분석하는 데 중요합니다.   

두 장치의 친화성은 서로 직교 관계이며, 다른 무엇보다도 선도 물질 최적화 작업에서 높은 정량적 K_D가 필요할 때 신뢰성을 제공할 수 있습니다. 

GCI는 높은 감도, 높은 처리량 및 낮은 시료 소비의 이점을 제공하며 크루드 시료에서도 우수한 성능을 발휘합니다. 이러한 요인과 속도 정보가 귀하의 응용 분야에 가장 중요한 요소라면, 이 기기가 가장 적합한 선택이 될 것입니다. 

열역학 데이터(엔탈피 및 엔트로피)와 화학량이 가장 중요한 경우 ITC가 최상의 솔루션입니다. ITC는 또한 최소한의 분석 개발이 가능하므로 주어진 상호 작용 쌍을 적은 횟수로 측정 가능한 경우 결과를 더 빨리 얻을 수 있습니다. 이 기법은 비파괴적이며 실험 후에 시료를 복구할 수도 있습니다. 

WAVEsystem (GCI)과 MicroCal PEAQ-ITC 는 모두 사용자를 염두에 두고 설계되었으며, 같은 기기 종류에서 쉬운 사용성으로 잘 알려져 있습니다.