Las perlas magnéticas de estreptavidina (perlas SA para abreviar) se refieren a microesferas magnéticas con sustancias bioactivas específicas (estreptavidina) modificadas en su superficie. Las perlas magnéticas de estreptavidina son un tipo de perlas nanomagnéticas biológicas con un grupo funcional superficial de estreptavidina. Pueden unirse específicamente a la biotina o moléculas marcadas con biotina, separando así las moléculas biotiniladas. La fuerte unión y el efecto de amplificación de múltiples niveles de la biotina avidina con reactivos de marcado le otorgan las ventajas de una alta especificidad y sensibilidad, lo que la hace ampliamente utilizada en campos como la detección de ácidos nucleicos, la purificación por afinidad, el inmunoensayo y la separación de células.
La estreptomicina es una proteína con características biológicas similares a la avidina. A diferencia de la avidina, que se encuentra en la clara de huevo, la estreptavidina se origina en el género Streptomyces y es un producto proteico secretado por la avidina de Streptomyces durante el cultivo. La SA también se puede producir mediante ingeniería genética. Una molécula de estreptavidina se une a cuatro moléculas de biotina, y la interacción entre las dos es una de las fuerzas de unión no covalentes más fuertes conocidas en la naturaleza. La estreptomicina no contiene cadenas laterales de glicosilo en su superficie, y su punto isoeléctrico es más cercano al neutro, lo que favorece las reacciones biológicas. Por lo tanto, su sensibilidad y especificidad en la detección son más altas que las de la estreptavidina, lo que la hace más ventajosa en las aplicaciones.
Además, existe un tipo particularmente único de perlas magnéticas de afinidad neutra, que tienen un punto isoeléctrico neutro y propiedades de desglicosilación, sin secuencia de reconocimiento RYD. Por lo tanto, su unión no específica suele ser menor que la de la avidina y la estreptavidina, y mantiene la mayor actividad específica hacia las proteínas de unión a la biotina. Las perlas magnéticas de afinidad neutra tienen la unión no específica más baja y no reducen la afinidad a la biotina.
Figura 1: Estructura de las perlas magnéticas de estreptavidina
Aplicación de Estreptococoávidoen cuentas magnéticas
- Quimioluminiscencia
Las perlas magnéticas de estreptavidina son muy fáciles de usar. Después de la compra, se limpian y se diluyen para convertirse en un componente del reactivo luminiscente. Al mezclarlas con anticuerpos biotinilados para formar una superficie de captura en fase sólida, se puede capturar la sustancia objetivo en la muestra. Las ventajas de este sistema, además de la alta afinidad y el efecto de amplificación mencionados anteriormente, son que los anticuerpos biotinilados son simples y las moléculas de biotina son pequeñas, y el acoplamiento con antígenos/anticuerpos no afecta la actividad de la proteína. Hay varios reactivos biotinilados disponibles comercialmente, siendo los más utilizados las moléculas biotiniladas que contienen ésteres de NHS, que dependen de las cadenas laterales de biotina para formar varios grupos reactivos que pueden reaccionar y unirse con otras moléculas (transportando amino, carboxilo, tiol, etc.).
Figura 2: Diagrama esquemático de la captura del objetivo mediante perlas magnéticas de estreptavidina
- Captura dirigida
La secuenciación por captura dirigida es el proceso de aislar y enriquecer genes objetivo de todo el genoma, y luego utilizar la secuenciación de alto rendimiento (NGS), que se utiliza ampliamente en exámenes de salud, pruebas clínicas y otras aplicaciones con alta sensibilidad. En la actualidad, la secuenciación por captura dirigida utiliza principalmente métodos de captura en fase líquida, donde las sondas portadoras de biotina se hibridan con la región objetivo y luego se unen a perlas magnéticas de estreptavidina para lograr la captura. Otros fragmentos se eliminan por lavado y luego las sondas se separan de los fragmentos objetivo mediante desnaturalización. La separación magnética elimina las perlas magnéticas y las sondas vacías unidas a ellas, completando la captura de la región objetivo. Las perlas magnéticas de estreptavidina son una de las materias primas importantes para la captura por hibridación en fase líquida.
Figura 3: Pasos de captura híbrida en NGS
- Inmunoprecipitación
La inmunoprecipitación (IP) es un método clásico para estudiar las interacciones de proteínas basado en la interacción específica entre anticuerpos y antígenos. Tratar una proteína como un antígeno y usar anticuerpos conocidos contra ella para precipitarla y separarla de un sistema mixto para lograr una extracción y purificación preliminares es un método utilizado para separar y detectar proteínas específicas. Además de las perlas magnéticas comunes de proteína A o proteína G, las perlas magnéticas de estreptavidina también son una opción, que solo requiere la biotinilación de anticuerpos antes de la inmunoprecipitación y luego la separación y purificación utilizando perlas magnéticas de estreptavidina. Al mismo tiempo, las perlas magnéticas de estreptavidina son adecuadas para todo tipo de reacciones de pull down, especialmente para anticuerpos que no pueden unirse a la proteína A/G y, por lo tanto, se usan ampliamente en la preparación de muestras y el desarrollo de detección para aplicaciones proteómicas. Además, debido a la unión no específica muy baja de las perlas magnéticas de estreptavidina, también se pueden usar en análisis de espectrometría de masas.
Figura 4: Preparación rápida y cómoda de muestras utilizando perlas magnéticas de estreptavidina
- Separación celular
Una técnica que separa principalmente una subpoblación específica de células de una muestra de células mixtas en función de sus características. En el análisis clínico, ya sea biopsia de tejido o toma de muestras de sangre, la separación de células es un paso fundamental porque las muestras derivadas de pacientes producen mezclas complejas compuestas por una amplia gama de tipos de células, matrices y factores biológicos. En la actualidad, la captura de analitos basada en perlas magnéticas se ha convertido en un método ampliamente utilizado en la separación de células. A través de una simple manipulación magnética, puede capturar de forma muy específica poblaciones de células objetivo. En este proceso, primero se biotinilan los anticuerpos y las perlas magnéticas se unen a los anticuerpos biotinilados a través de estreptavidina, logrando la unión específica a los antígenos correspondientes en la superficie celular y capturando células indirectamente por perlas magnéticas, logrando así la separación. Las perlas magnéticas ideales no solo deben facilitar la separación de células, sino también ser compatibles con una amplia gama de aplicaciones y análisis posteriores.
Figura 5: Diagrama esquemático de la captura de células mediante perlas magnéticas de estreptavidina [1]
El modo de unión de las perlas magnéticas de estreptavidina a los objetivos:
Según las diferentes moléculas objetivo capturadas y las aplicaciones posteriores, se pueden elegir métodos directos o indirectos para capturar moléculas objetivo. El método directo consiste en unir primero el ligando biotinilado a perlas magnéticas de estreptavidina, luego incubar con la muestra y, finalmente, capturar el objetivo mediante separación magnética. Por lo general, es adecuado para la detección rápida de objetivos. El método indirecto implica que el ligando biotinilado se una primero a la molécula objetivo en la muestra para formar un complejo, que luego se co-incuba con perlas magnéticas de estreptavidina. Después de la separación magnética, se captura la molécula objetivo. El método indirecto es adecuado para experimentos con baja concentración de objetivo, afinidad específica débil o cinética de unión lenta, como aplicaciones de secuenciación de captura dirigida NGS.
SHBC puede proporcionar perlas magnéticas de estreptavidina superparamagnéticas y de tamaño uniforme. La abundante estreptavidina en la superficie puede unirse de manera eficiente a moléculas biotiniladas, incluyendo ADN, ARN, productos de PCR, anticuerpos, péptidos y otras proteínas. Bajo la acción de un campo magnético externo, las perlas magnéticas de estreptavidina se adsorben, separándose así de las moléculas no objetivo en la muestra y logrando la captura de las moléculas objetivo. En la actualidad, las perlas magnéticas de estreptavidina se utilizan principalmente en aplicaciones de investigación como captura de ácidos nucleicos, separación de proteínas, clasificación de células, inmunoensayo y secuenciación dirigida.
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