等温滴定微量热(ITC)
等温滴定微量热(ITC)
等温滴定量热法(Isothermal Titration Calorimetry, 简称ITC)是近年来发展起来的一种研究生物热力学与生物动力学的重要方法,它通过高灵敏度、高自动化的微量量热仪连续、准确地监测和记录一个变化过程的量热曲线,原位、在线和无损伤地同时提供热力学和动力学信息。
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ITC原理

ITC仪器包含参比池和样品池,其中参比池中加入稀释溶液作为对照,彼此通过绝热装置隔开。在恒温条件下,注射器中的药物溶液滴定到含有目的蛋白的样品池中,两种物质相互作用,释放或吸收的热量与结合量成正比,ITC工作原理如下图所示。当样品池中的蛋白溶液被药物分子饱和时,热量信号逐渐减弱,最后只能观察到滴定的背景溶液热量。

简单地说,就是指将一种反应物配制成澄清溶液放在一个温控样品池中,通过一个热电偶回路与参比池偶联,另一种反应物作为配体置于注射器中。其中,样品池和参比池通过绝热装置隔开,但保持环境条件相同。在恒定温度下,注射器以一定速度向样品池中不断滴加配体,注射器还具有搅拌功能,反应一定时间,仪器测量样品池的热量变化并使其与参比池平衡,显示为一个吸热或放热的峰。放热反应触发恒温功率的负反馈,而吸热反应则触发恒温功率的正反馈来保持温

ITC优势

1、能够在单个实验中确定多个热力学结合参数(即化学计量、缔合常数和结合焓);

2、对被研究体系的溶剂性质、光谱性质和电学性质等没有任何限制条件,即具有非特异性的独特优势;

3、样品用量小,灵敏度高且精确度高;

4、可测的亲和力范围从10-2 M~10-12 M;

5、实验时间较短,且操作简单(高自动化);

6、无需通过荧光标记或固定化技术对结合配偶体进行修饰;

7、测量时不需要制成透明溶液;

8、不破坏样品结构,量热实验完毕,还可以进行后续生化分析。

ITC用途

TC是基于复合物形成时所放出或吸收的热量的精确测定,它是在一个实验中能够同时测量所有结合参数的先进技术。ITC样品池中蛋白分子的工作浓度范围是10~100 M,加样针内药物分子的工作浓度范围0.5~1 mM,两者相互作用的滴定曲线由ITC分析软件NanoAnalyze来处理,可以拟合得到相应曲线。获得生物分子相互作用的完整热力学参数,包括解离常数(Kd)、结合常数(Ka)、结合位点数(n)、摩尔结合焓(ΔH)、摩尔结合熵(ΔS)、吉布斯自由能(ΔG)、摩尔恒压热容(ΔCp)和动力学参数(如酶活力、酶促反应米氏常数(Km)和酶转换数)。

ITC应用范围

1、蛋白质-蛋白质相互作用(包括抗原-抗体相互作用和分子伴侣-底物相互作用);2、蛋白质折叠/去折叠;

3、蛋白质-小分子相互作用以及酶-抑制剂相互作用;

4、酶促反应动力学;

5、药物-DNA/RNA相互作用;

6、RNA折叠;

7、蛋白质-核酸相互作用;

8、核酸-小分子相互作用;

9、核酸-核酸相互作用;

10、生物分子-细胞相互作用。

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