化學交聯原理

  化學交聯是通過形成共價鍵將兩種或多種分子連接在一起的一種化學方法。其中，共價鍵的形成主要依賴于使用特定的交聯試劑，通常情況下，交聯試劑分子都含有可與蛋白質或其他分子發生化學反應的活性基團，如氨基，巰基等。目前，交聯試劑已經應用于蛋白質-蛋白質相互作用，蛋白質三維結構，及細胞膜分子結合等方面的研究中。固相固定（如制備親和樹脂等）、半抗原-載體蛋白交聯、制備酶聯抗體、免疫毒素和其他蛋白質分子標記的研究中也都依賴于化學交聯試劑的使用。此外，核酸分子、藥物和固相表面的修飾和標記也需要使用交聯劑。

1.化學交聯原理

    交聯劑是一類小分子化合物，分子量一般為20耀60，具有2個或者更多的針對特殊基團（氨基、巰基等）的反應性末端，可以和2個或者更多的分子形成共價鍵從而使這些分子結合在一起。在生命科學研究中，巧妙地運用交聯劑可以使很多工作取得突破性進展。交聯劑已經被廣泛地應用于細胞膜結構研究、蛋白質結構研究、蛋白質間相互作用研究、載體蛋白與半抗原的連接、蛋白質或其他分子的固相化、抗體的標記和蛋白質與核酸的連接等方面。

    化學交聯劑根據其反應基團的特性分為同雙官能團和異雙官能團兩類交聯劑。同雙官能團交聯劑具有兩個相同的活性反應基團，通常用于一步法反應，交聯不同的蛋白質或是固定蛋白質分子的空間構象。但是，此類交聯劑用于一步法交聯不同的蛋白質分子時經常會出現同種蛋白質分子的自身聚合和分子內交聯等副產物。異雙官能團交聯劑具有兩種不同類型的活性反應基團，使用時采用兩步反應。不同的官能團分別交聯不同的蛋白質分子，所以很大程度上避免了副產物的出現。

    并且，此種交聯劑的使用也為避免交聯影響蛋白質活性或構象提供了更多的備選方案。比如，通常共價交聯常選擇蛋白質分子的氨基作為交聯基團，但如果某種蛋白質的活性中心的氨基對其活性的影響十分重要，那么我們就可以選擇其他的基團，如巰基、羧基等基團，那么眾多的異雙官能團交聯試劑就完全可以滿足我們的需要。

    通常情況下，使用異雙官能團交聯劑時，先將一種反應底物與交聯劑的zui活潑的官能團反應，待去除多余的交聯劑后，再與另一種底物反應。目前使用zui多的異雙官能團交聯劑是一端具有可與氨基反應的琥珀酰亞胺酯結構（如NHS酯），另一端具有可與巰基反應的基團。可與巰基反應的基團包括馬來酰亞胺、二硫吡啶和α-鹵代乙酰基等。對于此類異雙官能團交聯劑來說，一般先進行琥珀酰亞胺酯與氨基的交聯反應形成酰胺鍵，再進行巰基的第二步反應。碳二亞酰胺類交聯劑是零長度的交聯劑，直接介導羧基和伯氨基之間的交聯反應。此類交聯劑已經廣泛應用于多肽合成、半抗原-載體蛋白交聯、蛋白質亞基研究和蛋白質-蛋白質交聯研究中。細胞

    對于異雙官能團交聯劑來說，除了含有上述的熱反應動力學官能團外，還可以含有光反應動力學官能團。并且，此種基團介導的交聯反應并不一定是針對特定基團的反應。這樣就可以解決蛋白質相互作用研究中的某些難題，比如說我們并不清楚兩蛋白質分子之間相互作用的區段中是否含有某些特定基團。