圖1，SPR實(shí)驗(yàn)示意圖，研究不同的AG內(nèi)含子突變體與LFY的結(jié)合親和力和動(dòng)力學(xué)。雙鏈DNA通過(guò)鏈親和素-生物素標(biāo)簽固定在SPR芯片上。

合成拉鏈用于腳手架蛋白，通過(guò)濃縮酶和底物來(lái)增加產(chǎn)品產(chǎn)量。當(dāng)SPR用于研究它們的結(jié)合相互作用時(shí)，不同合成拉鏈組合之間的KD、Kon和Koff值的可以被定量收集，并作相互比較(圖2)。這為尋找具有所需KD、Kon和Koff值的合成拉鏈對(duì)創(chuàng)造了極具參考意義的數(shù)據(jù)，對(duì)腳手架蛋白質(zhì)的應(yīng)用非常有價(jià)值[3]。

圖2，SPR實(shí)驗(yàn)示意圖，研究不同合成拉鏈組合之間的結(jié)合相互作用。將合成拉鏈B偶聯(lián)的單域抗體D固定在蓖麻毒素覆蓋的表面。合成拉鏈A和B代表不同氨基酸序列的拉鏈。

利用SPR作為評(píng)估蛋白質(zhì)與葡萄糖結(jié)合親和力的工具，設(shè)計(jì)了一種葡萄糖生物傳感器，用于人類血液樣本中潛在的葡萄糖監(jiān)測(cè)(圖3)。當(dāng)葡萄糖/半乳糖結(jié)合蛋白(GGBP)發(fā)生突變時(shí)，其與葡萄糖的親和力因突變而發(fā)生改變。SPR能夠評(píng)估葡萄糖與GGBP的結(jié)合親和力。通過(guò)SPR檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)GGBP三突變（E149C, A213S, L238S）體與葡萄糖的平衡解離常數(shù)為0.5mM，可應(yīng)用于生理范圍內(nèi)血糖的監(jiān)測(cè)。
 

圖3，SPR實(shí)驗(yàn)示意圖，用于測(cè)試各種GGBP突變體與葡萄糖的結(jié)合相互作用。通過(guò)EDC/NHS活化固定GGBP。

Affinité的P4SPR™在合成生物學(xué)中的應(yīng)用
Affinité的P4SPR™是一款革命性的SPR儀器，可在緊湊實(shí)用的設(shè)計(jì)中提供實(shí)時(shí)動(dòng)力學(xué)和親和測(cè)量。儀器用戶友好型的設(shè)計(jì)，即使個(gè)人沒(méi)有廣泛的實(shí)驗(yàn)室技能也可以在短時(shí)間內(nèi)學(xué)習(xí)如何使用它。SPR儀支持手動(dòng)注射，也可以搭配泵模塊作動(dòng)力學(xué)測(cè)定。更重要的是，即使復(fù)雜的生物樣品，如人血清，也可以勝任分析檢測(cè)工作(見(jiàn)下面第二個(gè)例子)。

P4SPR用于研究lacI抑制因子與lacO操縱子的相互作用(圖4)。lacO操縱子的雙鏈DNA通過(guò)鏈霉親和素-生物素連鎖固定在SPR芯片上；不同濃度梯度的lacI抑制物蛋白流過(guò)芯片表面來(lái)測(cè)定KD值。檢測(cè)KD值為6.4±1.2 nM，與文獻(xiàn)報(bào)道相符合。此外，單個(gè)樣本的傳感器圖可以在10分鐘內(nèi)實(shí)時(shí)收集。
 

圖4，a) SPR實(shí)驗(yàn)示意圖，lacO和lacI結(jié)合互作實(shí)驗(yàn)。lacO通過(guò)鏈霉親和素-生物素標(biāo)簽固定;b) 從不同濃度的lacI樣品中獲得的傳感器圖

設(shè)計(jì)SPR平臺(tái)檢測(cè)SARS-CoV-2核衣殼蛋白特異性抗體[5]。首先通過(guò)EDC-NHS活化處理將核衣殼蛋白固定在SPR芯片上。然后注入人血清樣本（不同抗體濃度），P4SPR實(shí)時(shí)收集數(shù)據(jù)。SPR信號(hào)變化與抗體濃度正相關(guān)。在表面固定后，每個(gè)傳感圖在15分鐘內(nèi)收集。該方法可用于自然感染SARS-CoV-2或接種甲型H1N1流感疫苗的個(gè)體的免疫檢測(cè)。
 

圖5，SPR生物傳感器用于檢測(cè)SARS-CoV-2核衣殼蛋白特異性抗體。采用EDC/NHS化學(xué)固定核衣殼蛋白。

結(jié)論
SPR是一種快速、實(shí)時(shí)、無(wú)標(biāo)記的方法，用于獲取蛋白質(zhì)-核酸、蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)和蛋白質(zhì)-小分子相互作用的親和力和動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)，適用于合成生物學(xué)領(lǐng)域。此外，Affinité的P4SPR™是一款實(shí)用、緊湊、用戶友好的設(shè)備。金膜傳感器芯片可定制不同類型的化學(xué)修飾表面，也可用于復(fù)雜生物樣品的檢測(cè)。與ELISA等傳統(tǒng)免疫分析法相比，P4SPR™可提供快速、實(shí)時(shí)的親和力和/或動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)。

P4SPR™優(yōu)勢(shì)
簡(jiǎn)單----快速培訓(xùn)，即刻使用
多功能----制藥領(lǐng)域，生物傳感，分析方法開(kāi)發(fā)
經(jīng)濟(jì)----負(fù)擔(dān)得起，性價(jià)比高

References
  [1] Marc-Sven Roell and Matias D. Zurbriggen. The impact of synthetic biology for future agriculture and nutrition. Curr. Opin. Biotechnol. 2020, 61, 102-109.

[2] Edwige Moyroud, , Mathieu C. A. Reymond, Cecile Hames, Francois Parcy, and Charles P. Scutt. The analysis of entire gene promoters by surface plasmon resonance. Plant J. 2009, 59, 851-858.

[3] George P. Anderson, Lisa C. Shriver-Lake, Jinny L. Liu, and Ellen R. Goldman. Orthogonal Synthetic Zippers as Protein Scaffolds. ACS Omega 2018, 3, 4810-4815.

[4] Helen V. Hsieh, Zachary A. Pfeiffer, Terry J. Amiss, Douglas B. Sherman, J. Bruce Pitner. Direct detection of glucose by surface plasmon resonance with bacterial glucose/galactose-binding protein. Biosens. Bioelectron. 2004, 19, 653–660.

[5] Abdelhadi Djaileb, Benjamin Charron, Maryam Hojjat Jodaylami, Vincent Thibault, Julien Coutu, Keisean Stevenson, Simon Forest, Ludovic S. Live, Denis Boudreau, Joelle N. Pelletier, Jean-Francois Masson. A Rapid and Quantitative Serum Test for SARS-CoV-2 Antibodies with Portable Surface Plasmon Resonance Sensing ChemRxiv. Preprint. https://doi.org/10.26434/chemrxiv.12118914.v1