组成图示
点击图片查看大图 · 依据论文自动绘制
传感器类型
综述或非传感器论文
检测对象
DNA结合蛋白（DNA-binding proteins，如转录因子、DnaA、Tus、PhoBDBD）、RNA结合蛋白（Rop）、核酸酶（RNase H）、免疫球蛋白（hIgE/hIgG）；样品基质：缓冲液、核提取物、纯化蛋白溶液。
检测原理
SPR 将偏振光经高折射率棱镜射向金膜，在满足波矢匹配时激发表面等离子体共振，形成倏逝场。将 DNA/RNA 探针或蛋白固定于金表面，注入蛋白分析物后，特异性结合使界面质量与折射率增加，共振角或共振波长发生移动，仪器以响应单位（RU）记录结合、平衡、解离和再生过程。信号强度随分析物浓度升高而增大，解离后下降。对于快速结合（kon>1×10^6 M^-1 s^-1）需控制固定量（Rmax≤100 RU）和流速（≥50 μL/min）以减轻质量传输限制。部分体系采用二级抗体、RNase H 酶切、SPRi 阵列或金纳米颗粒标记 PCR 等策略增强灵敏度与特异性。
检测灵敏度
原文未报告统一 LOD、线性范围、灵敏度斜率或相关系数。
效应效果
SPR 可无标记实时分析蛋白-DNA/RNA 相互作用，2007 年 89% 的 SPR 文献使用 Biacore。通过空白流路、随机序列参考、HBS-EP/MES10/Tris10 加 Tween 20、高盐或 0.05% CM-dextran 降低非特异；当 kon>1×10^6 M^-1 s^-1 时受质量传输限制，建议 Rmax≤100 RU、流速≥50 μL/min。SPRi 实现 120 元件 DNA 阵列并行检测；FO-SPR 用于 hIgE 适配体识别和固相 PCR，效率 20–30%；SPRi-SELDI 可回收鉴定 H-NS/IHF；Tus-TerB KD=3.4×10^-13 M，Rop 使 RNAII 解离慢 110 倍。作者认为 SPR 适合研究转录因子、核酸酶和甲基化识别。
传感器的构成
- 基底/换能器：玻璃棱镜（glass prism）与约50 nm金膜（Au），用于全内反射和激发表面等离子体共振。
- 疏水自组装单分子层：16-巯基十六烷-1-醇（16-mercapto-hexadecan-1-ol）等羟基烷基硫醇（SAM），覆盖金面减少非特异吸附。
- 水凝胶功能层：羧甲基修饰葡聚糖（carboxymethyl-modified dextran，CM5），提供羧基用于共价固定。
- 亲和捕获层：链霉亲和素（streptavidin）或亲和素（neutravidin），通过生物素-亲和素作用固定探针。
- 识别元件：生物素化寡核苷酸（biotinylated oligonucleotide）或蛋白/抗体，作为 DNA/RNA 探针或捕获配体。
- 分析物：蛋白（protein，如转录因子、DnaA、Tus、RNase H、hIgE/hIgG），在流动缓冲液中注入。
- 运行/再生介质：HBS-EP、MES10、Tris10 缓冲液及 NaOH/NaCl/SDS/甘氨酸-HCl 再生液，维持结合并恢复表面。
- 读出装置：Biacore 或 SPRi/FO-SPR 仪器，检测共振角/波长或反射率变化并输出 RU。
中文摘要
转录因子等蛋白通过结合特定 DNA 序列调控决定细胞命运的生化通路，因此分析蛋白-DNA 相互作用及其作用机制至关重要。表面等离子共振（SPR）是一种无标记方法，可实时阐明生物分子相互作用的动力学。本文聚焦这一基于生物传感器的方法，系统介绍如何利用 SPR 研究蛋白与寡核苷酸的结合。文章首先描述 SPR 的物理现象及仪器实现，包括棱镜型 SPR、光纤 SPR 和 SPR 成像；随后综述多种固定化方法，如氨基/硫醇化学偶联、酶催化固定、亲和固定（链霉亲和素-生物素、抗体、NTA-His 等）。在此基础上，讨论实验优化、常见陷阱、数据拟合与发表规范，包括参考流路、质量传输限制、缓冲液与再生条件、线性化、积分和非线性回归等。最后总结近二十年来利用 SPR 分析蛋白-DNA 和 RNA 相互作用的代表性研究，展示其在转录因子、复制/修复蛋白、核酸酶和甲基化识别等领域的价值。
英文摘要
Several proteins, like transcription factors, bind to certain DNA sequences, thereby regulating biochemical pathways that determine the fate of the corresponding cell. Due to these key positions, it is indispensable to analyze protein-DNA interactions and to identify their mode of action. Surface plasmon resonance is a label-free method that facilitates the elucidation of real-time kinetics of biomolecular interactions. In this article, we focus on this biosensor-based method and provide a detailed guide how SPR can be utilized to study binding of proteins to oligonucleotides. After a description of the physical phenomenon and the instrumental realization including fiber-optic-based SPR and SPR imaging, we will continue with a survey of immobilization methods. Subsequently, we will focus on the optimization of the experiment, expose pitfalls, and introduce how data should be analyzed and published. Finally, we summarize several interesting publications of the last decades dealing with protein-DNA and RNA interaction analysis by SPR.