分子質量光度法（Mass Photometry）是一種革命性的分子分析新方法。它能夠準確測量溶液中天然狀態下的單個分子的質量和數量，無需標記。這種方法為生物分析和生物分子功能研究提供了獨特的價值。
 

單分子質量光度分析系統測量結果圖示

與傳統技術的對比提供的獨特價值

• 無需標記，通過分子量及分子數量直接表征生物大分子溶液中native特性

  -單分子計數native狀態下所有大分子的單體、寡聚物和非特異性聚集體等所有亞群信息；

   

• 測試復雜體系中的分子相互作用

  -測試native狀態下多價態分子相互作用，如二抗、三抗、蛋白二聚及多聚體等參與的多位點結合等；

   

•  快速且易于使用（<3min出結果)，僅微量樣品（ng樣品量）

  -立刻確認蛋白及核酸樣品的分子量，用于功能和其他測試。

單分子質量光度分析系統工作原理

分子質量光度法建立在干涉反射顯微鏡和干涉散射顯微鏡的原理之上。由牛津大學Kukura教授研究組開發，利用檢測光路中的新穎空間相位裝置和精細的圖像分析軟件，展示了所見即所得的特性。

適用于各種生物大分子（例如蛋白、抗體、核酸、脂質和病毒等）
 

分子質量光度分析系統的應用

01 樣品表征

抗體的降解

下圖顯示了分子質量光度分析系統觀察到的NISTmAb（人源化IgG1κ單克隆抗體）的質量分布及其在+4°C下長期儲存一段時間后的降解情況。

 

載鐵蛋白與全鐵蛋白

載鐵蛋白（ApoF）是一種球狀蛋白質復合物，由形成納米籠的24個蛋白質亞基組成。在鐵的存在下，ApoF與多個離子相互作用，形成一種稱為全鐵蛋白或簡稱鐵蛋白的復合物。每個鐵蛋白分子可以儲存數千個鐵（Fe3+）離子，從而改變其質量分布。緊密峰載鐵蛋白質量分布與鐵芯鐵蛋白的寬質量分布之間的差異如下圖所示。

 

氧核糖核酸

基因泰克公司以最小樣本評估mRNA純度，用于基因治療藥物的開發。

 

02 蛋白質寡聚化

蛋白質寡聚化的評估對于詳細了解復雜的生物過程至關重要，質量光度法提供具有單分子靈敏度的分子量及分布，因為它可以直接快速量度是蛋白的寡聚化。

低聚狀態

下圖，質譜光度法表征了四種不同的蛋白質：蛋白質A、β-淀粉酶、脲酶和甲狀腺球蛋白。通過質量光度表征，展示這些蛋白質表現出一系列行為 - 從純單體（如蛋白質A）到多種狀態之間的動態平衡。

 

抗體寡聚化

2G12 IgG是一種針對HIV包膜糖蛋白gp120的單克隆抗體。在下圖中，質量光度法揭示了基線分離的2G12單體和二聚體的分布。

 

03 大分子組裝

GroEL

GroEL屬于伴侶蛋白家族，因此有助于細胞中其他蛋白質的正確折疊和組裝。它由14個單體組成，形成籠狀結構。質量光度法可以在不存在或存在ATP的情況下監測該復合物的形成（如下圖）。

核糖體

核糖體是蛋白質和RNA的大分子組裝體，是蛋白質合成的中心位點。鎂離子在完整（70S）配合物的組裝中起著微妙而重要的作用。在沒有鎂的情況下，大腸桿菌核糖體迅速分解成它們的30S和50S亞基。質量光度法使我們能夠監測這些過程（如下圖）。

AAV病毒（滿殼和空殼率）

腺相關病毒（AAV）是研究最活躍的基因治療載體之一。在圖中的示例中，質量光度法可分離空衣殼（~3.7 MDa）和DNA負載衣殼（~1 MDa位移）。

脂質體

 

脂質納米盤是一種膜模擬物，其中一簇脂質被蛋白質帶包圍，質量光度法可以監測光盤的平均質量，以及它如何隨著脂質組成和/或蛋白質帶的變化，從而定量脂蛋白納米盤。

 

 

04 分子相互作用

抗原抗體相互作用

質量光度法可用于確定單價和多價相互作用的結合親和力。

下圖說明了如何使用質量光度法來量化分子相互作用。通過單獨和混合測量曲妥珠單抗抗體及其靶抗原Her2的質量，可以量化單個抗體分子與靶抗原之間的相互作用。

 

脫氧核糖核酸-蛋白質

質譜光度法不僅可以檢測DNA結合，還可以提供有關DNA結合時蛋白質的寡聚狀態如何變化的信息。

 

監測PROTAC三元絡合物

• 靶蛋白（具有結合位點BD1和BD2）

• 質子（MZ1）

• E3連接酶（VHL）

• MP分布顯示作為MZ1函數的三元絡合物形成（PROTAC）濃度

• 靶蛋白和連接酶抑制復合物的結合位點飽和

 

05 其他生物大分子

Karitro分析空殼和滿載的AdV樣品。

        

    綜上所述，單分子質量光度系統適用于生物大分子研究的各個方面，不但可以應用于樣品的制備、質量驗證的多個實驗環節，還可以提供獨特的多價態分子相互作用的研究，通過快速提供的分子質量及數量數據，極大提高研究效率！

 

 

附：產品系列

三款產品分別用于蛋白/核酸/抗體，病毒和其他生物大分子。

RefeynTwoMP

 

• 測試蛋白/核酸/抗體等多種生物分子，分子量范圍：30kDa-5MDa
   

SamuxMP

 

• 測試AAV 的空/實心比率等，分子量范圍：500kDa-6MDa
• KaritroMP

  

 

測試AdV, LLV等大顆粒，粒徑范圍：40-150nm

 

 

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