很多小分子化合物具有特殊的活性基团，可以结合某些特定的蛋白或核酸，激发或者抑制生物大分子的活性，从而影响生命的过程。人体内种类繁多的维生素类、辅酶等物质就是这些活性小分子化合物。在**方面，有很多药都是一些有着特殊活性的小分子化合物，分子量从200 Dalton到数千Dalton。因此，小分子**筛选、优化和**机理研究成为了制药和药理学研究的重点。目前关于这方面研究的手段，从不同的目的出发有不同的方法。但如果要测定某些化合物和靶蛋白之间的相互作用动力学和亲和力，*好的办法非SPR技术莫属。
ProteOnXPR36蛋白相互作用阵列系统是Bio-Rad公司2007年隆重推出的新一代SPR生物传感器。它具有6×6的芯片格式，可以在芯片上同时或分次固定6种蛋白（ligand），然后化合物（analyte）以6种不同的浓度平行地流过所有ligand，36对相互作用的反应曲线同时记录，同时分析。只需一次进样就可以分析一种**和多种不同靶蛋白之间相互作用的动力学和亲和力常数。这种分析方法不仅大大提高了分析速度，而且由于分析的时候多个浓度、多个不同的ligand和analyte是在完全相同条件下反应的，得到的结果*准确，重复性也*好。点击索取更多技术资料！
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ProteOnXPR36系统分析小分子化合物采用灵敏度*高的GLH芯片。这种芯片的基质较长，羧基位点较多，因此能结合较多的ligand蛋白，而且蛋白活性保持较好。这样的芯片能够产生较高的反应信号，非常适合分析小分子化合物。以下是使用该款芯片分析蛋白和小分子化合物相互作用的几个例子：
CAII蛋白和小分子抑制剂的相互作用：
首先将CAII蛋白标记在GLH芯片上。采用氨基偶联，将CAII蛋白用pH 5.0的NaAc溶解，标记在芯片上，可达21,200RU。待基线稳定后再上小分子抑制剂溶液。待反应全部结束后，用ProteOnManager软件分析结果。这些小分子抑制剂的名称、分子量、反应*高浓度和结果等信息见下表，反应曲线见下图：
名称 | MW | 反应*高浓度（?M） | ka (1/Ms) | kd (1/s) | KD (M) | Rmax (RU) |
Sulpiride | 341 | 250 | 2.52×103 | 0.26 | 1.0×10-4 | 188 |
Sulfanilamide | 172 | 50 | 2.40×104 | 0.12 | 4.8×10-6 | 112 |
Furosemide | 331 | 50 | 5.15×104 | 0.04 | 7.1×10-7 | 180 |
CBS | 201 | 50 | 2.83×104 | 0.03 | 1.2×10-6 | 105 |
Dansylamide | 250 | 10 | 1.33×105 | 0.09 | 6.5×10-7 | 105 |
1,3-benzene-disulfonamide | 236 | 10 | 1.11×105 | 0.09 | 8.1×10-7 | 99 |
Benzenesulfonamide | 157 | 50 | 1.17×105 | 0.12 | 1.0×10-6 | 114 |
7-fuoro-2,1,3-benzoxadiazole-4-sulfonamide | 217 | 2 | 4.64×105 | 0.01 | 2.8×10-8 | 82 |
Acetazolamide | 222 | 2 | 9.28×105 | 0.02 | 2.6×10-8 | 99 |
Methylsulfonamide | 95 | 2,500 | - | - | 3.2×10-4 | 22 |
以上实验用的小分子化合物分子量非常小，因而信号比大分子蛋白要低很多。GLH芯片通过增大标记量，有效地提高了反应的信号，而且得到的结果与前人用传统的芯片分析得到的结果均相符。同时需要指出，所有这些反应，都是在一两天的时间内完成的，大大缩短了分析时间。
Anti-DNP抗体和DNP标记氨基酸的相互作用分析：
如果作为ligand的蛋白分子非常大（超过100kD），那么这些分子在标记的时候用于空间位阻的关系，会占据基质的多个结合位点，导致标记效率下降。为此，很多人用ligand和analyte分子量之比来衡量芯片或仪器的灵敏度。GLH芯片可以达到400倍的检测灵敏度，也就是说，即使ligand分子比analyte分子的分子量高400倍，也依然可以检测到相互作用。为此，我们设计了一个小分子抗体（约150KD）和几个抗原之间的相互作用实验。每个实验的具体信息和反应曲线见下表和下图：
名称 | MW | ka (1/Ms) | kd (1/s) | KD (M) | Rmax (RU) |
DNP-glycine | 241 | 1.99×106 | 0.095 | 4.77×10-9 | 36 |
DNP-valine | 283 | 1.24×106 | 0.098 | 7.90×10-8 | 41 |
DNP-tryptophan | 370 | 7.14×105 | 0.251 | 3.52×10-7 | 75 |
上面的例子都是检测分子量仅有二、三百的小分子化合物，而抗体分子量很大。实验中抗体标记了18550RU，因此可以检测到分子量相差如此之大的analyte。
CAII蛋白的标记活性测定
在小分子化合物检测中，作为ligand的蛋白活性对于检测的灵敏度影响非常大。很多人在做SPR实验的时候往往都会忽视这个问题，因为许多实验都不像SPR对蛋白活性如此敏感。在上面两个实验中，如果蛋白活性丧失超过1/2，很难想象还如何检测到这么小分子量的化合物。可问题在于，氨基偶联几乎不可避免地会造成蛋白活性的降低，主要原因可能是部分蛋白的活性位点被芯片上的基质所覆盖。为此，我们又设计了一个实验，就是根据许多化合物和CAII相互作用的Rmax值，推算GLH芯片上有活力的蛋白信号，*后和标记时直观看到的标记信号做一个比较，就可以计算出蛋白标记后的活力占总蛋白的比例。
这个实验的方法是，把CAII蛋白标记在GLH芯片和一种传统基质的芯片上，分别测定一系列化合物反应的Rmax值，然后根据两个分子的分子量和结合比，推算出蛋白的活性。每一个实验测得的蛋白活性都不完全一样，对这些数据进行线性回归，可以得到活性的平均值。见下图：
上图中，我们可以看到，GLH芯片上蛋白活性较高，达到了85%，而传统芯片上蛋白活性只有46%，也就是说，一大半蛋白在标记的过程中丧失了活性。GLH芯片上的蛋白活性高，意味着能结合analyte的分子更多，产生的信号更高，灵敏度也就更高。