Сравнительный SPR анализ межмолекулярных взаимодействий с использованием оригинального чипа Biacore CM5 и его аналога CMD500M

##plugins.themes.bootstrap3.article.sidebar##

pdf html html (English)
Опубликован: Jun 7, 2024
DOI: https://doi.org/10.18097/BMCRM00220
Ключевые слова:
чипы CM5 и их аналоги CMD500M; равновесная константа диссоциации (Kd); кинетические константы (kon, koff); взаимодействие антиген-антитело; карбоксиметилированный декстран; поверхностный плазмонный резонанс (SPR)

##plugins.themes.bootstrap3.article.main##

О.В. Гнеденко
Научно-исследовательский институт биомедицинской химии имени В.Н. Ореховича, 119121, Москва, Погодинская ул., 10
П.В. Ершов
Научно-исследовательский институт биомедицинской химии имени В.Н. Ореховича, 119121, Москва, Погодинская ул., 10
Ю.В. Мезенцев
Научно-исследовательский институт биомедицинской химии имени В.Н. Ореховича, 119121, Москва, Погодинская ул., 10
Л.А. Калужский
Научно-исследовательский институт биомедицинской химии имени В.Н. Ореховича, 119121, Москва, Погодинская ул., 10
Е.О. Яблоков
Научно-исследовательский институт биомедицинской химии имени В.Н. Ореховича, 119121, Москва, Погодинская ул., 10
А.А. Гилеп
Научно-исследовательский институт биомедицинской химии имени В.Н. Ореховича, 119121, Москва, Погодинская ул., 10
А.С. Иванов
Научно-исследовательский институт биомедицинской химии имени В.Н. Ореховича, 119121, Москва, Погодинская ул., 10

Аннотация

В настоящее время пользователи SPR биосенсоров Biacore (“Cytiva”, США) столкнулись с санкционными ограничениями по закупке расходных материалов для данного оборудования, в первую очередь оптических чипов. В связи с этим стало актуальным использование их коммерчески доступных аналогов. В данной работе на SPR биосенсоре Biacore X100 было выполнено сравнительное исследование молекулярных взаимодействий с использованием оригинального оптического чипа Biacore CM5 (“Cytiva”) и его аналога CMD500M (“XanTec bioanalytics GmbH”, Германия). В качестве молекулярного лиганда на чипе был иммобилизован белок А, который часто используется в научных исследованиях и биотехнологических работах для иммобилизации антител на различных носителях (биосенсорные чипы, сорбенты, нано- и микрочастицы). В качестве белкового аналита был использован препарат антител типа IgG. Было выполнено сравнительное исследование взаимодействия различных концентраций антител с иммобилизованным на двух вариантах чипов белком А. Величины кинетических констант скоростей образования (kon) и распада (koff) комплексов, а также равновесной константы диссоциации комплекса (Kd), были рассчитаны из полученных наборов сенсограмм с использованием модели взаимодействия 1:1 (Langmuir) binding. Результаты сравнительных измерений показали близкие значения констант скоростей и аффинности взаимодействия (различия между величинами kon, koff и Kd составили 18%, 10% и 9% соответственно). Таким образом, данное исследование подтвердило практически полную взаимозаменяемость оригинальных SPR чипов CM5 и их аналогов CMD500M.

##plugins.themes.bootstrap3.article.details##

Как цитировать
Гнеденко O., Ершов P., Мезенцев Y., Калужский L., Яблоков E., Гилеп A., & Иванов A. (2024). Сравнительный SPR анализ межмолекулярных взаимодействий с использованием оригинального чипа Biacore CM5 и его аналога CMD500M. Biomedical Chemistry: Research and Methods, 7(2), e00220. https://doi.org/10.18097/BMCRM00220
Выпуск
Том 7 № 2 (2024)
Раздел
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Библиографические ссылки

  1. Karlsson, R. (2004) SPR for molecular interaction analysis: a review of emerging application areas. Journal of molecular recognition: JMR, 17(3), 151–161. DOI
  2. Jason-Moller, L., Murphy, M., Bruno, J. (2006) Overview of Biacore systems and their applications. Current Protocols in Protein Science, Chapter 19, Unit 19.13. DOI
  3. Florinskaya, A., Ershov, P., Mezentsev, Y., Kaluzhskiy, L., Yablokov, E., Medvedev, A., Ivanov, A. (2018) SPR biosensors in direct molecular fishing: implications for protein interactomics. Sensors, 18(5), 1616. DOI
  4. Liu, H., Fu, Y., Yang, R., Guo, J., Guo, J. (2023) Surface plasmonic biosensors: principles, designs and applications. The Analyst, 148(24), 6146–6160. DOI
  5. Douzi, B. (2024) Surface plasmon resonance: a sensitive tool to study protein-protein interactions. Methods in Molecular Biology (Clifton, N.J.), 2715, 363–382. DOI
  6. Yablokov, E.O., Sushko, T.A., Ershov, P.V., Florinskaya, A.V., Gnedenko, O.V., Shkel, T.V., Grabovec, I.P., Strushkevich, N.V., Kaluzhskiy, L.A., Usanov, S.A., Gilep, A.A., Ivanov, A.S. (2019) A large-scale comparative analysis of affinity, thermodynamics and functional characteristics of interactions of twelve cytochrome P450 isoforms and their redox partners. Biochimie, 162, 156–166. DOI
  7. Ershov, P.V., Kaluzhskiy, L.A., Yablokov, E.O., Gnedenko, O.V., Kavaleuski, A.A., Tumilovich, A.M., Gilep, A.A., Strushkevich, N.V., Ivanov, A.S. (2021) Application of the SPR biosensor for the analysis of protein–protein interactions in aqueous environment and bilayer lipid membrane as exemplified by P450scc (CYP11A1). Biochemistry (Moscow), Supplement Series A: Membrane and Cell Biology, 15(1), 89–96. DOI
  8. Kaluzhskiy, L., Ershov, P., Yablokov, E., Shkel, T., Grabovec, I., Mezentsev, Y., Gnedenko, O., Usanov, S., Shabunya, P., Fatykhava, S., Popov, A., Artyukov, A., Styshova, O., Gilep, A., Strushkevich, N., Ivanov, A. (2021) Human lanosterol 14-alpha demethylase (CYP51A1) is a putative target for natural flavonoid luteolin 7,3′-disulfate. Molecules, 26(8), 2237. DOI
  9. Ershov, P.V., Yablokov, E., Zgoda, V., Mezentsev, Y., Gnedenko, O., Kaluzhskiy, L., Svirid, A., Gilep, A., Usanov, S.A., Ivanov, A. (2021) A new insight into subinteractomes of functional antagonists: Thromboxane (CYP5A1) and prostacyclin (CYP8A1) synthases. Cell Biology International, 45(6), 1175–1182. DOI
  10. Gilep, A., Varaksa, T., Bukhdruker, S., Kavaleuski, A., Ryzhykau ,Y., Smolskaya, S., Sushko, T., Tsumoto, K., Grabovec, I., Kapranov, I., Okhrimenko, I., Marin, E., Shevtsov, M., Mishin, A., Kovalev, K., Kuklin, A., Gordeliy, V., Kaluzhskiy, L., Gnedenko, O., Yablokov, E., Ivanov, A., Borshchevski,y V., Strushkevich, N. (2023) Structural insights into 3Fe–4S ferredoxins diversity in M. tuberculosis highlighted by a first redox complex with P450. Frontiers in Molecular Biosciences, 9, 1100032. DOI
  11. Shepherd, C., Robinson, S., Berizzi, A., Thompson, L.E J., Bird, L., Culurgioni, S., Varzandeh, S., Rawlins, P.B., Olsen, R.H.J., Navratilova, I.H. (2022) Surface plasmon resonance screening to identify active and selective adenosine receptor binding fragments. ACS medicinal chemistry letters, 13(7), 1172–1181. DOI
  12. Zhang, X., Sun, L., Meuser, M.E., Zalloum, W.A., Xu, S., Huang, T., Cherukupalli, S., Jiang, X., Ding, X., Tao, Y., Kang, D., De Clercq, E., Pannecouque, C., Dick, A., Cocklin, S., Liu, X., Zhan, P. (2021) Design, synthesis, and mechanism study of dimerized phenylalanine derivatives as novel HIV-1 capsid inhibitors. European Journal of Medicinal Chemistry, 226, 113848. DOI
  13. Wang, W., Thiemann, S., Chen, Q. (2022) Utility of SPR technology in biotherapeutic development: Qualification for intended use. Analytical Biochemistry, 654, 114804. DOI
  14. Matharu, Z., Bee, C., Schwarz, F., Chen, H., Tomlinson, M., Wu, G., Rakestraw, G., Hornsby, M., Drake, A., Strop, P., Rajpal, A., Dollinger, G. (2021) High-throughput surface plasmon resonance biosensors for identifying diverse therapeutic monoclonal antibodies. Analytical Chemistry, 93(49), 16474–16480. DOI
  15. Zhu, Z.-L., Qiu, X.-D., Wu, S., Liu, Y.-T., Zhao, T., Sun, Z.-H., Li, Z.-R., Shan, G.-Z. (2020) Blocking Effect of Demethylzeylasteral on the Interaction between Human ACE2 Protein and SARS-CoV-2 RBD Protein Discovered Using SPR Technology. Molecules (Basel, Switzerland), 26(1), 57. DOI
  16. Risse, F., Gedig, E.T., Gutmann, J.S. (2018) Carbodiimide-mediated immobilization of acidic biomolecules on reversed-charge zwitterionic sensor chip surfaces. Analytical and Bioanalytical Chemistry, 410(17), 4109–4122. DOI
  17. Brown, M.E., Bedinger, D., Lilov, A., Rathanaswami, P., Vásquez, M., Durand, S., Wallace-Moyer, I., Zhong, L., Nett J. H., Burnina, I., Caffry, I., Lynaugh, H., Sinclair, M., Sun, T., Bukowski, J., Xu, Y., Abdiche, Y. N. (2020) Assessing the binding properties of the anti-PD-1 antibody landscape using label-free biosensors. PloS One, 15(3), e0229206. DOI
  18. Chen, Q., Manzke, M., Hartmann, A., Büttner, M., Amann, K., Pauly, D., Wiesener, M., Skerka, C., Zipfel, P.F. (2016) Complement factor H-related 5-hybrid proteins anchor properdin and activate complement at self-surfaces. Journal of the American Society of Nephrology, 27(5), 1413–1425. DOI
  19. Fu, Z., Xu, Y., Cai, C. (2021) Ginsenoside Rg3 inhibits pulmonary fibrosis by preventing HIF-1α nuclear localisation. BMC Pulmonary Medicine, 21(1), 70. DOI
  20. Di Primo, C., Dausse, E., Toulmé, J.-J. (2011) Surface plasmon resonance investigation of RNA aptamer–RNA ligand interactions. In J. Goodchild (Ed.), Therapeutic Oligonucleotides (Vol. 764, pp. 279–300). Totowa, NJ: Humana Press. DOI
  21. Desmyter, A., Farenc, C., Mahony, J., Spinelli, S., Bebeacua, C., Blangy, S., Veesler, D., Van Sinderen, D., Cambillau, C. (2013) Viral infection modulation and neutralization by camelid nanobodies. Proceedings of the National Academy of Sciences, 110(15). DOI
  22. Rohlik, D. L., Patel, E., Gilbert, N.C., Offenbacher, A.R., Garcia, B.L. (2023) Investigating membrane-binding properties of lipoxygenases using surface plasmon resonance. Biochemical and Biophysical Research Communications, 670, 47–54. DOI
  23. XanTec. Comparison between sensor chips from XanTec and other manufacturers. Newsletter II. Retrieved March 28, 2024, from: https://www.xantec.com/material/pdf/comparison_between_sensorchips_from_xantec_and_other_manufacturers.pdf
  24. Steinicke, F., Oltmann-Norden, I., Wätzig, H. (2017) Long term kinetic measurements revealing precision and general performance of surface plasmon resonance biosensors. Analytical Biochemistry, 530, 94–103. DOI