Введение в магнитные шарики стрептавидина

Магнитные шарики стрептавидина (сокращенно SA шарики) относятся к магнитным микросферам с определенными биоактивными веществами (стрептавидином), модифицированными на их поверхности. Магнитные шарики стрептавидина представляют собой тип биологических наномагнитных шариков с поверхностной функциональной группой стрептавидина. Они могут специфически связываться с биотином или молекулами, мечеными биотином, тем самым разделяя биотинилированные молекулы. Сильное связывание и многоуровневый эффект усиления биотин-авидина с маркирующими реагентами дают ему преимущества высокой специфичности и чувствительности, что делает его широко используемым в таких областях, как обнаружение нуклеиновых кислот, аффинная очистка, иммуноанализ и разделение клеток.

Стрептомицин — это белок с биологическими характеристиками, схожими с авидином. В отличие от авидина, который содержится в яичном белке, стрептавидин происходит из рода Streptomyces и является белковым продуктом, секретируемым Streptomyces avidin во время культивирования. SA также может быть получен с помощью генной инженерии. Одна молекула стрептавидина связывается с четырьмя молекулами биотина, и взаимодействие между ними является одной из самых сильных нековалентных связывающих сил, известных в природе. Стрептомицин не содержит гликозильных боковых цепей на своей поверхности, а его изоэлектрическая точка ближе к нейтральной, что способствует биологическим реакциям. Поэтому его чувствительность и специфичность при обнаружении выше, чем у стрептавидина, что делает его более выгодным в приложениях.

Кроме того, существует уникальный тип нейтральной аффинной магнитной бусины, которая имеет нейтральную изоэлектрическую точку и свойства дегликозилирования, без последовательности распознавания RYD. Поэтому ее неспецифическое связывание обычно ниже, чем у авидина и стрептавидина, и она сохраняет самую высокую специфическую активность по отношению к биотинсвязывающим белкам. Нейтральные аффинные магнитные бусины имеют самое низкое неспецифическое связывание и не снижают сродство к биотину.

Рисунок 1: Структура магнитных шариков стрептавидина

Применение Стрептококкжадныйв Магнитных Бусинах

1. Хемилюминесценция

Магнитные шарики стрептавидина очень просты в использовании. После покупки их очищают и разбавляют, чтобы они стали компонентом люминесцентного реагента. Путем смешивания с биотинилированными антителами для формирования твердофазной поверхности захвата можно захватить целевое вещество в образце. Преимущества этой системы, в дополнение к высокому сродству и эффекту усиления, упомянутому ранее, заключаются в том, что биотинилированные антитела просты, а молекулы биотина малы, а связывание с антигенами/антителами не влияет на активность белка. Существуют различные коммерчески доступные биотинилированные реагенты, наиболее часто используемые из которых — биотинилированные молекулы, содержащие эфиры NHS, которые полагаются на боковые цепи биотина для образования различных реактивных групп, которые могут реагировать и связываться с другими молекулами (несущими амино, карбоксил, тиол и т. д.).

Рисунок 2: Схематическая диаграмма захвата цели магнитными шариками стрептавидина

2. Целенаправленный захват

Целевое секвенирование захвата — это процесс выделения и обогащения целевых генов из всего генома, а затем использование высокопроизводительного секвенирования (NGS), которое широко используется в скрининге здоровья, клинических испытаниях и других приложениях с высокой чувствительностью. В настоящее время целевое секвенирование захвата в основном использует методы жидкофазного захвата, где зонды, несущие биотин, гибридизуются с целевой областью, а затем связываются со стрептавидиновыми магнитными шариками для достижения захвата. Другие фрагменты смываются, а затем зонды отделяются от целевых фрагментов путем денатурации. Магнитное разделение удаляет магнитные шарики и пустые зонды, связанные с ними, завершая захват целевой области. Стрептавидиновые магнитные шарики являются одним из важных исходных материалов для жидкофазного гибридизационного захвата.

Рисунок 3: Этапы гибридного захвата в NGS

3. Иммунопреципитация

Иммунопреципитация (ИП) — классический метод изучения взаимодействия белков, основанный на специфическом взаимодействии между антителами и антигенами. Обработка белка как антигена и использование известных антител против него для осаждения и отделения его от смешанной системы для достижения предварительной экстракции и очистки — это метод, используемый для разделения и обнаружения специфических белков. В дополнение к обычным магнитным шарикам Protein A или Protein G, магнитные шарики стрептавидина также являются вариантом, для которого требуется только биотинилирование антител перед иммунопреципитацией, а затем разделение и очистка с использованием магнитных шариков стрептавидина. В то же время магнитные шарики стрептавидина подходят для всех типов реакций Pull down, особенно для антител, которые не могут связываться с белком A/G, и поэтому широко используются при подготовке образцов и разработке обнаружения для приложений протеомики. Кроме того, из-за очень низкого неспецифического связывания магнитных шариков стрептавидина их также можно использовать в масс-спектрометрическом анализе.

Рисунок 4: Быстрая и удобная подготовка образцов с использованием магнитных частиц стрептавидина

5. Разделение клеток

Метод, который в первую очередь отделяет определенную субпопуляцию клеток от смешанного образца клеток на основе их характеристик. В клиническом анализе, будь то биопсия ткани или забор крови, разделение клеток является критически важным шагом, поскольку образцы, полученные от пациентов, производят сложные смеси, состоящие из широкого спектра типов клеток, матриц и биологических факторов. В настоящее время захват аналита на основе магнитных шариков стал широко используемым методом разделения клеток. С помощью простых магнитных манипуляций он может высокоспецифично захватывать целевые популяции клеток. В этом процессе антитела сначала биотинилируются, а магнитные шарики связываются с биотинилированными антителами через стрептавидин, достигая специфического связывания с соответствующими антигенами на поверхности клетки и косвенно захватывая клетки магнитными шариками, таким образом достигая разделения. Идеальные магнитные шарики должны не только облегчать разделение клеток, но и быть совместимыми с широким спектром последующих приложений и анализов.

Рисунок 5: Схематическая диаграмма захвата клеток магнитными шариками стрептавидина [1]

Режим связывания магнитных частиц стрептавидина с мишенями:

В зависимости от различных целевых молекул, захваченных и последующих применений, можно выбрать прямые или косвенные методы для захвата целевых молекул. Прямой метод заключается в том, чтобы сначала связать биотинилированный лиганд с магнитными шариками стрептавидина, затем инкубировать с образцом и, наконец, захватить цель посредством магнитного разделения. Обычно он подходит для быстрого обнаружения целей. Косвенный метод включает в себя первое связывание биотинилированного лиганда с целевой молекулой в образце для образования комплекса, который затем совместно инкубируется с магнитными шариками стрептавидина. После магнитного разделения целевая молекула захватывается. Косвенный метод подходит для экспериментов с низкой концентрацией цели, слабым специфическим сродством или медленной кинетикой связывания, например, для приложений целевого захвата NGS.

SHBC может предоставить однородного размера и суперпарамагнитные стрептавидиновые магнитные шарики. Обильный стрептавидин на поверхности может эффективно связываться с биотинилированными молекулами, включая ДНК, РНК, продукты ПЦР, антитела, пептиды и другие белки. Под действием внешнего магнитного поля стрептавидиновые магнитные шарики адсорбируются, тем самым отделяясь от нецелевых молекул в образце и достигая захвата целевых молекул. В настоящее время стрептавидиновые магнитные шарики в основном используются в исследовательских приложениях, таких как захват нуклеиновых кислот, разделение белков, сортировка клеток, иммуноанализ и целевое секвенирование.

SHBC стрептавидин магнитные шарики