Cytiva 蛋白 - 小分子互作核心技术解析

蛋白 - 小分子互作 —— 药物开发的核心分子基础

蛋白 - 小分子互作是药物作用机制的核心，直接决定药物的靶向性、亲和力及生物活性，其精准解析对药物设计、高通量筛选、作用机制验证及临床前评估至关重要。随着药物研发向精准化、高效化发展，需兼顾 “特异性、定量性、生理相关性” 的研究技术。Cytiva（思拓凡）作为生命科学领域的全球企业，依托 Octet、ÄKTA、Protein A/G 介质等核心技术平台，构建了覆盖体外定量、细胞内验证、高通量筛选的全流程蛋白 - 小分子互作研究体系，为科研人员提供从初筛到确证的标准化解决方案，加速药物研发进程。

一、蛋白 - 小分子互作核心研究技术详解

（一）生物层表面干涉技术（BLI）—— 实时动力学与亲和力定量

技术原理：基于光学干涉原理，将配体蛋白固定于生物传感器表面，当分析物小分子流经传感器时，二者结合会导致生物膜层厚度变化，引发干涉光谱的相位偏移。通过实时监测该偏移信号，可直接计算结合速率（ka）、解离速率（kd）及亲和力（KD），无需对分子进行荧光或放射性标记。

Cytiva 技术支撑：Octet 系列 BLI 系统（如 Octet RED96e）具备高灵敏度与高通量优势，配套的 Super Streptavidin（SSA）、Ni-NTA 等传感器可适配不同小分子 / 蛋白固定需求；其专利的 Dip and Read 技术简化操作流程，样本消耗低（仅需 μL 级），兼容粗提物、血清等复杂样品基质，同时支持小分子抑制剂的竞争性结合分析。

适用场景：药物分子亲和力与动力学参数定量、小分子抑制剂筛选与活性评价、药物 - 靶蛋白结合特异性验证、高通量药物初筛

（二）微量热泳动技术（MST）—— 无标记的溶液相互作分析

技术原理：利用生物分子在温度梯度中的迁移率变化反映分子结合状态 —— 当小分子与蛋白结合后，分子的电荷分布、水化层及构象发生改变，导致其在温度梯度中的迁移率差异。通过监测荧光标记分子（或天然荧光分子）的迁移率变化，可定量分析结合亲和力（KD），无需固定分子。

Cytiva 技术支撑：配套的 NanoTemper MST 兼容试剂（如 Protein Labeling Kit）可实现蛋白的高效荧光标记，且不影响蛋白活性；结合 ÄKTA pure 蛋白纯化系统，可获得高纯度靶蛋白，显著提升检测灵敏度（KD 范围覆盖 pM 至 mM 级），支持低分子量小分子、多肽类药物的互作分析。

适用场景：低丰度蛋白 - 小分子互作检测、难纯化蛋白的互作分析、小分子库高通量筛选、缓冲液条件优化。

（三）小分子 - 蛋白质 Pull-down 技术 —— 靶向捕获互作蛋白

技术原理：通过化学修饰（如生物素标记）将小分子药物固定于亲和介质（如链霉亲和素磁珠），与细胞裂解液或蛋白混合物共孵育后，特异性捕获与小分子结合的靶蛋白，再通过 Western Blot 或质谱技术进行鉴定，直接筛选小分子的特异性结合伴侣。

Cytiva 技术支撑：提供高活性生物素交联剂（如 NHS-PEG-Biotin），可高效修饰小分子且不影响其结合活性；Streptavidin Sepharose High Performance 介质具有高结合容量与特异性，能有效富集低丰度互作蛋白；搭配 MagRack 磁分离设备，简化实验流程，降低非特异性吸附干扰。

适用场景：小分子靶蛋白筛选与鉴定、药物作用靶点发现、蛋白复合物组成分析、体外互作验证。

（四）细胞热迁移技术（CETSA）—— 细胞内靶蛋白结合效率评估

技术原理：小分子与细胞内靶蛋白结合后，会增强蛋白的热稳定性 —— 在梯度升温过程中，未结合药物的靶蛋白易降解，而结合药物的靶蛋白可保持完整。通过 Western Blot 或质谱检测不同温度下靶蛋白的剩余量，绘制热熔曲线，以曲线右移程度反映药物与靶蛋白的结合效率。

Cytiva 技术支撑：ProteaseMax Surfactant 可提升细胞裂解液的蛋白溶解性与稳定性，保障靶蛋白检测灵敏度；Whatman 硝酸纤维素膜适用于蛋白电泳分离与转移，搭配 ECL 化学发光试剂，可清晰检测热稳定后的靶蛋白；ÄKTA pure 系统可辅助靶蛋白的后续纯化与验证。

适用场景：细胞内药物 - 靶蛋白结合验证、临床样本中药物作用效率评估、脱靶效应分析、药物穿透细胞膜能力评价。

（五）荧光偏振免疫分析法（FPIA）—— 快速高通量结合检测

技术原理：将小分子药物用荧光素标记，当标记小分子与靶蛋白结合后，分子旋转速度减慢，荧光偏振度（P 值）显著升高；若加入未标记小分子竞争者，会与标记小分子竞争结合位点，导致荧光偏振度下降。通过监测偏振度变化，可快速定量小分子与蛋白的结合亲和力及竞争活性。

Cytiva 技术支撑：提供高稳定性荧光标记试剂（如 Fluorescein-PEG-NHS），标记效率高且不影响小分子结合活性；配套的荧光偏振检测缓冲液可降低非特异性信号干扰，兼容 96 孔 / 384 孔板高通量检测，与自动化液体处理系统适配，大幅提升筛选效率。

适用场景：小分子药物高通量筛选、药物候选物亲和力排序、竞争性抑制剂活性评估、药物代谢动力学初步分析。

（六）药物亲和反应靶向稳定性（DARTS）—— 无修饰的靶标发现技术

技术原理：无需对小分子药物进行结构修饰，当小分子与靶蛋白结合后，会改变蛋白构象，降低其对蛋白酶的降解敏感性。通过向细胞裂解液中加入适量蛋白酶（如胰蛋白酶），结合药物的靶蛋白可抵抗降解并保持完整，后续通过 Western Blot 或质谱鉴定稳定存在的靶蛋白。

Cytiva 技术支撑：Trypsin Gold 级蛋白酶具有高特异性与活性，可精准控制蛋白降解程度；ProteoExtract 细胞裂解试剂盒能高效提取全细胞蛋白，保留蛋白 - 小分子结合状态；ÄKTA 层析系统可辅助靶蛋白的分离纯化，结合质谱技术实现靶蛋白的精准鉴定。

适用场景：小分子药物未知靶标筛选、细胞内天然状态下互作验证、无需修饰的药物 - 靶蛋白结合分析、多靶标药物的靶点谱鉴定。

二、优宁维 & Cytiva：蛋白 - 小分子互作研究的一站式支持

作为 Cytiva 授权官方经销商，优宁维（Univ-biotech）为国内科研人员提供 Cytiva 蛋白 - 小分子互作研究的全系列正品产品与本地化技术服务，涵盖核心设备（Octet BLI 系统）、关键试剂（生物素交联剂、荧光标记试剂、亲和介质、蛋白酶）、配套耗材（传感器芯片、磁珠、检测缓冲液）等。同时，优宁维配备专业技术团队，提供实验方案设计、设备操作培训、数据分析指导、疑难问题解答等全流程支持，助力科研人员高效推进药物筛选、靶标鉴定、作用机制验证等相关研究，缩短研发周期。

三、蛋白 - 小分子互作研究常见问题（FAQ）

1. 不同研究阶段如何选择合适的蛋白 - 小分子互作技术？

解答：需根据研究目的精准匹配：① 高通量初筛阶段：优先选择 FPIA（快速高效）或 MST（无标记、样本消耗低）；② 亲和力与动力学定量： BLI（Octet 系统，实时无标记）；③ 细胞内结合验证：CETSA（反映生理状态）或 DARTS（无修饰）；④ 靶蛋白筛选鉴定：小分子 - Pull-down（直接捕获）或 DARTS（无修饰筛选）。优宁维可根据具体研究需求，提供技术选型与产品组合方案。

2. 低亲和力（mM 级）的蛋白 - 小分子互作如何精准检测？

解答：推荐选用 Cytiva Octet BLI 系统（高灵敏度传感器可检测弱结合信号）或 MST 技术（溶液相检测，不受固定影响）；实验中需搭配高纯度靶蛋白（可通过 ÄKTA 纯化系统制备）与低背景缓冲液（优宁维提供专用检测缓冲液），同时设置多组重复与阴性对照，通过软件优化数据分析参数，提升检测准确性。

3. 如何验证小分子与靶蛋白的结合是特异性互作？

解答：需通过多技术交叉验证：① 竞争性结合实验：用 BLI 或 FPIA 检测未标记小分子对结合信号的抑制作用；② 细胞内验证：通过 CETSA 验证小分子对靶蛋白热稳定性的提升；③ 突变体验证：构建靶蛋白结合位点突变体，用 BLI 或 MST 对比野生型与突变体的亲和力差异；④ 靶蛋白纯化验证：通过小分子 - Pull-down 结合质谱鉴定，排除非特异性结合蛋白。优宁维可提供上述验证流程所需的全套 Cytiva 产品。

4. 高通量筛选小分子库时，如何平衡效率与准确性？

解答：优先选择 FPIA（96/384 孔板兼容，自动化操作）或 Octet BLI 系统（高通量型号支持 96 通道同时检测）；搭配 Cytiva 高特异性试剂（如荧光标记试剂、传感器芯片）降低假阳性；初筛后用 MST 或 BLI 进行二次验证，确保结果可靠性。优宁维可提供高通量筛选的设备租赁、试剂套装及实验技术支持。

5. 小分子 - Pull-down 实验中，如何减少非特异性结合？

解答：关键在于优化实验条件：① 选用高特异性亲和介质（如 Cytiva Streptavidin Sepharose High Performance）；② 对小分子进行高效生物素标记，避免过度修饰影响结合活性；③ 细胞裂解液中加入适量封闭剂（如 BSA）与蛋白酶抑制剂；④ 设置空白对照（无小分子修饰的介质）与阴性对照（无关小分子），通过 Western Blot 或质谱排除杂蛋白干扰。优宁维可提供实验条件优化的技术指导与配套试剂。

6. CETSA 实验中，靶蛋白难以检测（丰度低）怎么办？

解答：可通过以下方式提升检测灵敏度：① 选用高特异性单克隆抗体（优宁维提供 Cytiva 验证的靶蛋白抗体）；② 采用 Cytiva ProteaseMax Surfactant 优化细胞裂解液，提升靶蛋白溶解性；③ 结合免疫沉淀（Co-IP）富集靶蛋白后再进行 CETSA 检测；④ 选用高灵敏度检测方法（如 ECL 化学发光试剂、质谱定量分析）。优宁维可提供抗体选型、蛋白富集及检测方法的全套解决方案。

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