一个全新的世界的质谱
如果你能得到一个愿望,给你一生的一帆风顺的蛋白质纯化,成功绑定biotherapeutic分析量化和难以置信的见解,那会是什么?
聪明的精灵会鼓励你希望最新的技术在本地质谱(本地MS),直接描述大蛋白复合物前所未有的决议。
在生物制药行业,大型蛋白质不仅是药物的主要目标,但他们也用作药物本身,在形式的单克隆抗体,抗体药物配合和融合蛋白。描述蛋白质和其他分子之间的相互作用是至关重要的理解和调节蛋白质的功能,指导多个阶段的药物发现和开发。
本机女士已经成为一个强大的技术在过去的二十年里,继续演变成一个复杂的大型蛋白复合物的分析工具。现在开始吸引大量的注意力从药物发现公司希望利用这些功能。在本文中,我们分享现代本地MS技术现在提供更深入、更动态生物见解和解释相应的平台是一个有价值的选择为你的一个愿望。
不是简单:识别动力学和多样性是蛋白质分析的关键
经典结构生物学技术,如x射线晶体学或低温电子显微镜提供绑定信息和/或蛋白质的结构/功能方面。通过x射线结构拼凑到一起,研究人员获得了更好地理解周围的生物蛋白质信号。尽管这些技术改善,使用不同的方法来实现高分辨率图像模糊样本的结构异质性和未能提供全部。
蛋白质调节各种各样的关键生物系统通过形成瞬时和稳定与其它生物分子的相互作用。例如,一种蛋白质可以进行一个简短的交互在信号级联或形成的一个关键组件multi-subunit分子机器。这些蛋白质总成复杂和改变他们的形状和绑定能力暴露在不同的物理条件,如pH值和温度。捕获数据反映了蛋白质的真实功能和状态,最理想的蛋白复合物的特点而保存在他们的折叠和束缚态。我们将在本文后面讨论,这是一个特别的挑战对于膜蛋白的分析,构成最大的家庭药物靶点。
蛋白质和小分子之间的相互作用是阐明蛋白质功能时需要考虑的重要方面,但收集信息相关protein-ligand绑定是具有挑战性的和复杂的。与传统结构生物学方法,重要的高清晰度protein-ligand绑定的细节经常丢失,为:
- 可以暂态和动态交互
- 解密的确切化学特性脂质、代谢物和辅因子与蛋白质接触是很困难的
- 多肽经常接受函数改变共价修改(翻译修饰),创建额外的复杂性
共价修饰可以显著影响蛋白质功能。然而,这些修改在结构分析通常最小化或删除。尽管lipidomics和代谢组学方法可以用来识别小分子蛋白质绑定合作伙伴,这些方法往往需要先前知识的配位化学和可能涉及大规模筛查或化学提取。这类干预措施切断非共价结合的合作伙伴之间的联系和蛋白质/复杂,要求后续确认推断配体通过孵化与原蛋白/复杂和推断配体。尽管这些技术进步,配体的化学结构通常仍然不明。
最近,本地MS方法开发了克服这些挑战和局限性。解开配体的化学特性绑定合作伙伴的蛋白质/复杂-即识别的不仅仅是它的质量-现在是一个可实现的目标。女士这是通过新的仪表技术,它允许完整的观察和隔离共价结合ligand-protein复杂,分离(分离)的配体蛋白质/复杂,其次是孤立和分散自由配体的结构说明/识别于一体的综合实验。这对生物学的许多分支有强大的影响在学术界和产业界。
制药公司将获得回报本地质谱方面的进步
在自底向上的蛋白质组学、蛋白质被消化成肽,通常通过液相色谱分离之前交付给质谱仪。在样品制备过程中,蛋白质变性,导致损失的非共价相互作用。相反,在本地女士,没有蛋白质消化或变性,因此,蛋白质的结构完整性和非共价协会保留,和完整的蛋白复合物是交付给质谱仪。这使得整个复杂的直接观察,给高分辨率和准确的细节组成和化学计量学的复杂以及内源性配体或合成的化合物。
研究蛋白质在本国可以提供更深入的生物见解以往被视为达到使用传统结构生物学方法时,如深入描述小说药物相互作用和核糖体粒子。如图1所示,现代本地MS技术现在提供了一种方法来收集全面的数据从大蛋白复合物。
本机女士正越来越多地利用在学术研究和生物制药行业在药物开发的多个阶段。这并不令人吃惊,因为高分辨率accurate-mass女士(HRAM)工具,支持的软件,简化了数据解释,变得更容易获得和用户友好。在biotherapeutic分析、纯化协议必须评估和优化,以确保蛋白质产生在一个合适的产量和纯度。本机女士适合促进这种评估,因为它可以提供相关信息变异和杂质造成不同的细胞培养条件下,基因表达或其他发展条件。例如,识别脂质,截断序列变异,和蛋白质同源性和化学计量学可以帮助净化,使研究人员能够改善他们的流程。这些信息也可以揭示如何保存蛋白复合物的功能状态。
定量数据在配体结合极其宝贵的药物选择的筛选研究,描述绑定亲和力的配体蛋白可以指导候选人的选择。在后期的药物发现,本地女士可以提供大量有价值的数据biotherapeutics的范围,包括:
- 治疗性抗体:例如序列的完整性,antigen-binding活动,多糖简介和描述其他的转译后的修改
- 抗体药物配合和双特异性抗体:例如drug-to-antibody比率,成分,并结合网站信息
为膜蛋白研究原生女士打开门
膜蛋白(如G protein-coupled受体(GPCRs)转运蛋白和离子通道)实现各种各样的生物功能,是非常重要的在制药行业,占超过50%的当前的药物靶点。然而,与他们的表达水平低,倾向于失去结构完整性脂质细胞膜外的环境,膜蛋白的生物物理分析是特别具有挑战性。支持他们的结构完整性外膜,这些蛋白质是亲脂性的环境中制定。通常,这将发生在洗涤剂胶束,但蛋白质也可以制定在nanodiscs amphipols,段共聚物或bicelles。
而使用洗涤剂和其他稳定剂改善蛋白质的结构完整性,他们在许多生物物理技术创造进一步的挑战。在本机女士,这个挑战是克服之激活proteomicelle复杂虽然在质谱仪和释放的蛋白质洗涤剂。通过这种方法,可以获得高分辨率质量测量阐明膜蛋白结合化学计量学和配体相互作用。
最近,本地女士提供了独特的见解通过捕获和审问内源性配体环境内的完整蛋白质组装。在一项研究Gault et al。女士使用本机,技术由牛津大学消磨奥玛仕疗法紧密合作与科学家卡罗尔·罗宾逊诉的牛津大学实验室潜在的蛋白质功能监管机构被发现和绑定配体被瓦解的分子特征。除了蛋白质同质性及确认,识别脂质类的链长、饱和程度,和肽结构和治疗绑定聚集最终描述功能lipidome /代谢物接触膜名叫孔和线粒体的转运蛋白。这是通过使用一个“nativeomics方法”,统一祖国女士与“组学”分析。这样的互动通常很难定义单独使用高分辨率的结构信息,突出本地女士作为一个强大的和互补的膜蛋白研究的工具。
“nativeomics方法”使得应用程序套件增加本地女士;它可用于定义未知的电子密度高分辨率膜蛋白地图和发现关键代谢物的身份,配体和辅因子与膜蛋白转运蛋白和受体。当GPCRs学习,能够想象和描述蛋白质激活同时使研究人员能够:
- 识别蛋白质招募来传输信号
- 量化的强度复合绑定
- 阐明配体结合的后果
而其他方法提供绑定信息或功能,本机女士结合这两个方面在一个高分辨率的“生物物理”工具。
没有本地女士发展放缓的迹象
展望未来,本地用户女士看中他们的一些未来的目标,作为更广泛的分析co-purifying配体总是欢迎那些寻求新颖的生物的见解。进一步发展阅读GPCRs绑定和功能是一个关键的优先级,可以扩展到其他感兴趣的蛋白质。
能力分析蛋白质/复合物直接从细胞环境中通过本地女士将最终分析的目标。雄心勃勃的目标是取得进步,是一套较小的技术和技术进步,可以结合和利用基于本地MS分析,如更加自动化液体处理能力和改进分析软件允许简化分析的复合物。完全,科学家们将继续解决瓶颈在整体分析协议,从样品提取和准备数据处理和解释。
提供一个简单的希望:分析大蛋白复合物的信心
很长一段时间,获取信息在许多分子特性和蛋白质之间的相互作用和内源性配体仍有些遥不可及。然而,巨大的努力已经针对推进本地MS技术克服先前限制蛋白质的复杂的分析。现代本地MS技术可以受益生物制药研究和药物发现提供了一个丰富和高分辨率的生物系统,可以跟踪与其他互补结构生物学技术,如果必要的。
高分辨率数据相关膜protein-ligand交互现在可以容易获得确定生理途径由各自的交互,提供一个更好的机会找到成功的候选药物。本机女士继续进步,提供价值的蛋白质纯化,结合量化和biotherapeutic特征,和是一个有价值的选择应该在分析实验室,你遇到一个精灵或仅仅是打开一个女士升级。
文章作者:
Krisztina博士x射线检验、医药和生物制药垂直营销经理,色谱与质谱、热费希尔科学
阿里博士Jazayeri的话,首席科学官奥玛仕疗法
