Identifying Selectivity Filters in Protein Biosensor for Ligand Screening.
细菌中特化的传感机制使其能在高度异源污染环境中以高选择性识别同源配体，并将这些配体用作能源。本文通过整合全原子计算机模拟、生化实验和等温滴定量热（ITC）测量，阐明了酚生物传感器 MopR 在配体进入过程中的复合选择机制的分子基础。结果表明，MopR 的配体进入路径上存在一组策略性布置的选择性过滤，它们像检查点一样，根据芳香配体的化...
Redox Reporter - Ligand Competition to Support Signaling in the Cocaine-Binding Electrochemical Aptamer-Based Biosensor.
电化学适配体（E-AB）生物传感器可在未稀释复杂基质乃至体内直接监测分子，有望用于个性化医疗。该平台通常由固定在电极上的氧化还原报告基修饰适配体构成，其信号传统上被认为来自配体结合诱导的适配体构象变化，使报告基靠近电极并改变电子转移速率。然而，直接证明构象变化或距离依赖电子转移的证据有限。本文以研究成熟的可卡因结合适配体为对象，结合...
Thermodynamic Factors That Drive Sequence-Specific DNA Binding of Designed, Synthetic Minor Groove Binding Agents.
本文延续 Ken Breslauer 等关于小分子阳离子与 DNA 小沟结合热力学的基础研究，系统考察了具有不同末端阳离子基团的吡啶基序列特异性小沟结合剂与 DNA 的结合热力学。作者采用生物传感器-表面等离子共振（biosensor-SPR）和等温滴定量热（ITC）方法，从两方面拓展小沟结合剂研究：一是使用可识别含单个 G•C 碱...
Anti-pesticide DNA aptamers fail to recognize their targets with asserted micromolar dissociation constants.
本研究最初旨在利用先前筛选获得的DNA适配体，开发用于均相检测异恶草磷（isocarbophos）和毒莠定（phorate）农药的荧光各向异性生物传感器平台。为此，作者实施了两种具有高度通用性的信号报告策略，分别基于互补链置换和SYBR Green嵌入剂置换。然而，两种换能方法均未产生与毒莠定浓度相关的信号；仅SYBR Green置...
Controlling dopamine binding by the new aptamer for a FRET-based biosensor.
多巴胺是重要神经递质。2018年报道了一种高亲和力多巴胺DNA适配体，但其结合与折叠机制尚不清楚，制约传感器设计。本文采用无标记等温滴定量热（ITC）系统研究该适配体二级结构，将其分为四个区域并逐一检验，确认两个茎区，第三茎区实际为环的一部分。截短实验显示，原始适配体在25°C的Kd为2.2±0.3 μM；缩短1或2个碱基对后Kd分...
Thermodynamic analysis of cooperative ligand binding by the ATP-binding DNA aptamer indicates a population-shift binding mechanism.
ATP结合DNA适配体常作为适配体生物传感器开发模型，具有结构转换结合机制且可结合两个配体。本文采用等温滴定量热法研究ATP、ADP、AMP和腺苷与27 nt ATP适配体（ATP3）的结合，通过单点拟合与全局拟合表明其遵循正协同结合机制，并确定两个结合位点的亲和力与热力学参数。作者进一步在两个结合位点之间插入四个碱基对，构建变体A...
Guanidinium binding to proteins: The intriguing effects on the D1 and D2 domains of Thermotoga maritima Arginine Binding Protein and a comprehensive analysis of the Protein Data Bank.
本文以嗜热菌 Thermotoga maritima 精氨酸结合蛋白（TmArgBP）为对象。该蛋白因特殊结构特征和潜在生物传感器应用而被广泛研究。作者研究其单体形式 TmArgBP20–233 及两个结构域 D1、D2 对盐酸胍（GuHCl）的构象稳定性。采用圆二色光谱（CD）和差示扫描量热法（DSC）进行化学与热变性分析，发现三...
The Arsenic-Binding Aptamer Cannot Bind Arsenic: Critical Evaluation of Aptamer Selection and Binding.
2009年报道了一种名为Ars-3的砷结合适配体，此后已被用于20余篇论文中的As(III)检测。本研究采用等温滴定量热法（ITC）、多种DNA染色染料以及金纳米颗粒（AuNPs）进行了系统的结合实验，并将Ars-3与若干随机对照DNA序列进行严格比较。结果表明，在上述每种方法中均未观察到Ars-3对As(III)的特异性结合，因此...
Nanomolar binding affinity of quinine-based antimalarial compounds by the cocaine-binding aptamer.
可卡因结合适配体具有一个不寻常特性：它结合奎宁的亲和力远高于其筛选目标可卡因。本研究将该适配体可结合的小分子配体范围扩展至奎宁基抗疟药阿莫地喹、甲氟喹、氯喹和伯氨喹。等温滴定量热（ITC）结果表明，阿莫地喹与可卡因结合适配体的结合亲和力为（7±4）nM，是目前已知最紧密的适配体–小分子结合亲和力之一。阿莫地喹、甲氟喹和氯喹的结合同时...
Electron transfer through arsenite oxidase: Insights into Rieske interaction with cytochrome c.
砷是广泛分布的环境毒素，饮用水中的砷对全球超过1.4亿人构成威胁。多种细菌的呼吸酶亚砷酸盐氧化酶（Aio）催化亚砷酸盐（As(III)）氧化为亚砷酸（As(V)），并正被开发为亚砷酸盐生物传感器。来自根瘤菌属 NT-26 的 Aio 为异四聚体，由含钼中心和 3Fe-4S 簇的大催化亚基 AioA，以及含 Rieske 2Fe-2S...
Highly selective tungstate transporter protein TupA from Desulfovibrio alaskensis G20.
钼和钨以可溶性氧阴离子形式经细菌和古菌的高亲和 ATP 结合盒（ABC）转运系统摄取，其中组分 A（ModA/TupA）是细胞区分 MoO4^2−、WO4^2− 及其他相似氧阴离子的第一道选择门。本文报道了来自阿拉斯加脱硫杆菌 G20 的 apo-TupA 蛋白的生化表征及 1.4 Å 分辨率晶体结构。小角 X 射线散射（SAXS）...
New insights into a classic aptamer: binding sites, cooperativity and more sensitive adenosine detection.
腺苷 DNA 适配体（也可结合 AMP 和 ATP）是多次体外选择中反复出现的高度保守序列，也是生物传感器开发中广泛使用的模型适配体。其核磁共振结构显示每个适配体可结合两个 AMP 分子。本研究通过理性序列设计分别去除两个结合位点，并利用等温滴定量热法证明剩余位点仍保持与野生型相近的结合亲和力和特异性，同时给出结合热力学参数并讨论其...
Ligand binding specificity of the Escherichia coli periplasmic histidine binding protein, HisJ.
大肠杆菌 HisJ 是周质组氨酸结合蛋白，属于细菌 ATP 结合盒（ABC）转运体系统的周质组分，与内膜 HisQMP2 复合物共同完成 L-组氨酸（L-His）从周质空间向细胞质的高亲和转运。本研究系统考察 HisJ 对 L-His 及多种天然相关化合物的配体结合特异性，采用 1H,15N HSQC NMR 滴定、NMR 指纹筛选...
Complex Thermodynamic Behavior of Single-Stranded Nucleic Acid Adsorption to Graphene Surfaces.
自石墨烯被发现以来，其在电子、材料和医学领域的应用研究迅速增长。其水溶性形式氧化石墨烯因对单链多核苷酸的优先吸附和荧光猝灭特性，在生物传感器中展现出潜力。然而，理性设计此类传感器需要深入理解结合热力学，并最终建立序列特异性结合的预测模型。为此，本文采用等温滴定量热法（ITC）直接测量核苷和寡核苷酸与氧化石墨烯纳米颗粒的结合，并利用结...
Understanding mixed sequence DNA recognition by novel designed compounds: the kinetic and thermodynamic behavior of azabenzimidazole diamidines.
小分子有机化合物对 DNA 的序列特异性识别为外部调控基因表达提供了潜在有效途径，也是细胞生物化学的重要目标。基于已知模块的理性设计可能获得与特定 DNA 序列强而选择性结合的化合物。一种初步策略是从常见的 A·T 碱基对识别分子出发，引入 G·C 识别单元。本文报道了一种合成化合物与 DNA 的相互作用，该化合物利用氮杂苯并咪唑基...
FGFR1 Kinase Inhibitors: Close Regioisomers Adopt Divergent Binding Modes and Display Distinct Biophysical Signatures.
配体与靶蛋白结合常伴随蛋白和配体构象变化，并影响复合物形成的自由能。本研究以抗癌靶点FGFR1酪氨酸激酶为对象，采用X射线晶体学、等温滴定量热（ITC）和表面等离子共振（SPR）生物传感器分析，系统考察吡唑氨基嘧啶类抑制剂1–3与FGFR1的结合。结构分析显示，化合物1中苯环与吡唑氨基嘧啶核心近似垂直，可与保守水分子及Asp641形...
Design and biophysical characterization of atrazine-sensing peptides mimicking the Chlamydomonas reinhardtii plastoquinone binding niche.
光系统II（PSII）D1蛋白的质体醌（QB）结合位点因能结合人为污染物而备受关注。本文以衣藻（Chlamydomonas reinhardtii）D1蛋白一级结构为模板，通过计算设计可结合除草剂莠去津的新型仿生肽。三种含QB结合位点、由两个α螺旋形成环状结构的仿生分子经自动蛋白合成重构，并用生物物理技术深入分析其结构与功能。其中突...
Fragment growing induces conformational changes in acetylcholine-binding protein: a structural and thermodynamic analysis.
片段命中化合物向高亲和力先导化合物的优化是片段药物发现（FBDD）的关键环节。本研究通过片段生长策略，将苯甲酸酯取代去托品片段优化至乙酰胆碱结合蛋白（AChBP）结合位点中由配体诱导形成的亚口袋。AChBP 是半胱氨酸环受体配体结合域的可溶性同源蛋白。作者利用配体复合物 X 射线晶体结构、表面等离子共振（SPR）生物传感器分析和等温...
Analysis of membrane interactions of antibiotic peptides using ITC and biosensor measurements.
本研究利用质量敏感生物传感器和等温滴定量热（ITC）模拟并比较兰肽类抗生素加利德明（gallidermin）与糖肽类抗生素万古霉素（vancomycin）同细菌模型膜的相互作用。两者均通过靶向细胞壁前体脂质II（lipid II）干扰肽聚糖合成，但对不同菌株的抗菌活性差异明显。作者详细测定了两种肽与DOPC/lipid II模型膜的...
Thermodynamic and structural analysis of interactions between peptide ligands and SEB.
金黄色葡萄球菌肠毒素B（SEB）是引起食物中毒的重要外毒素。本研究通过噬菌体展示肽库筛选SEB结合肽，并用等温滴定量热法（ITC）测定其结合热力学参数。在5个候选肽中，3个与SEB具有亲和力，其中peptide3亲和力最高，结合常数约10^5 M^-1。ITC结果表明，肽与SEB的结合主要由熵驱动，疏水相互作用占主导。圆二色光谱（C...