近年來(lái),許多新技術(shù)已直接用于蛋白質(zhì)等生物分子之間相互作用力的測(cè)量,其中以原子力顯微技術(shù)對(duì)生物分子間的作用的測(cè)定最為簡(jiǎn)便和最具有實(shí)用性。以往通常采用生物化學(xué)方法如親和力實(shí)驗(yàn)或結(jié)合速率常數(shù)來(lái)測(cè)定受體<配體間的相互作用力。盡管這類測(cè)量方法在研究受體<配體間的相互作用中仍然占據(jù)重要地位,但它們卻不能提供在內(nèi)力及外力影響下受體<配體之間相互作用的動(dòng)態(tài)變化信息。例如血流影響游移白細(xì)胞黏附于血管內(nèi)皮,當(dāng)細(xì)胞沿血管滾動(dòng)時(shí),這一外力使黏附受體經(jīng)歷黏附和去黏附周期。目前,這一研究領(lǐng)域已擴(kuò)展到測(cè)定生物分子在外力作用下的機(jī)械性質(zhì)。AFM是作為一種成像工具而設(shè)計(jì)的,但還能以力掃描方式進(jìn)行操作。在這種力模式下,它能以10-12N(pN)的精度測(cè)量?jī)上鄬?duì)表面之間的作用力,如受體<配體之間的結(jié)合力。在受體<配體間作用力的研究中,配體被偶連于AFM的彈性懸臂表面,受體則被固定于適當(dāng)?shù)幕妆砻?。在懸臂接近和離開基底的過程中,通過懸臂的偏折便可測(cè)得受體<配體間的作用力。這一新的應(yīng)用使AFM成為檢測(cè)生物分子間相互作用的一種超高靈敏度的力傳感器。本文介紹受體<配體間相互作用的影響因素&實(shí)驗(yàn)方法及方案,并簡(jiǎn)要介紹幾例AFM在這方面的應(yīng)用。

配體或受體必須固定于AFM尖端，才能對(duì)受體<配體對(duì)之間的作用力進(jìn)行測(cè)定。將配體或受體固定于探針尖端，使其具有與基底上的受體發(fā)生相互作用的能力或性質(zhì)的過程，稱為探針尖端的功能基化。由于各種要測(cè)定的分子的性質(zhì)不同，探針尖端功能基化的方法各異，但通常所用的技術(shù)涉及化學(xué)吸附或者用一個(gè)延長(zhǎng)的連接體將配體共價(jià)連接于探針的尖端_ba。化學(xué)吸附的特點(diǎn)是簡(jiǎn)便易行，但許多需要測(cè)定的配體不能直接吸附于探針尖端，或由于吸附力弱而易于脫落。通過一個(gè)中間連接體將配體共價(jià)連接于探針尖端，則大大拓寬了可用?AFM進(jìn)行力學(xué)測(cè)定的受體<配體分子對(duì)的范圍，許多能與連接體發(fā)生共價(jià)結(jié)合的物質(zhì)分子都可以對(duì)探針進(jìn)行功能基化。另外，針尖與配體間的連接體使之具有更大的活動(dòng)性，以接近于被探測(cè)的受體表面。為了能夠與偶連于針尖的配體。受體）發(fā)生作用，還需將受體?；蚺潴w）固定在基底表面。將受體或配體固定于?AFM基底的方法很多，包括直接吸附&共價(jià)連接和通過某種介質(zhì)進(jìn)行吸附或共價(jià)連接等。在開始固定過程之前，首先要考慮的問題是要選擇什么樣的基底?？捎米魇荏w<配體間相互作用研究的基底的材料很多，一般有云母&石墨&蓋玻片，但較常用者為瓊脂糖珠。作為測(cè)力的基底，瓊脂糖有幾個(gè)誘人的特征。首先，瓊脂糖基質(zhì)對(duì)許多蛋白的親和力很低，使非特異的相互作用保持在最低水平。其次，蛋白易于與活化的瓊脂糖偶連。最后，有彈性的瓊脂糖基底能適應(yīng)懸臂尖端的形狀，以增加接觸面積，提高受體<配體相互作用的幾率。將配體偶連于AFM針尖后直接對(duì)細(xì)胞表面的受體進(jìn)行受體)配體間作用力的探測(cè)是近幾年來(lái)受體)配體間作用力研究的趨勢(shì)，然而活細(xì)胞表面遠(yuǎn)比用蛋白包被的瓊脂糖珠或云母表面要復(fù)雜的多。而且細(xì)胞表面受體的低密度及非特異性相互作用使其更具挑戰(zhàn)性，雖然如此。檢測(cè)配體與活細(xì)胞上受體間的相互作用對(duì)于許多研究者仍具有誘人的魅力，其原因是多方面的。但主要有#，直接在細(xì)胞表面測(cè)定。省去了受體提純的復(fù)雜過程。。在培養(yǎng)皿中培養(yǎng)的細(xì)胞?？芍苯右耘囵B(yǎng)皿為基底進(jìn)行測(cè)定。避免了將受體固定于基底表面的諸多困難。#活細(xì)胞表面的受體。保持著天然狀態(tài)下的良好活性。使結(jié)果更為接近生理狀態(tài)下的實(shí)際情況。因而其結(jié)果更具有實(shí)用意義。。在活體細(xì)胞表面進(jìn)行觀察。可以實(shí)時(shí)地研究整體細(xì)胞對(duì)受體)配體間相互作用的綜合反應(yīng)，由于在活細(xì)胞上進(jìn)行測(cè)定的這些優(yōu)越性。研究者在對(duì)力的分析方面多花些精力也在所不惜。

通過對(duì)AFM探針進(jìn)行功能化修飾，使針尖表面帶有特定的功能團(tuán)，能夠進(jìn)行生物大分子之間作用力的測(cè)量&表面組分成像等，實(shí)現(xiàn)了在納米范圍內(nèi)化學(xué)反應(yīng)特性的研究，為生物大分子功能的研究&微小機(jī)械的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。總之，現(xiàn)在的AFM已成為集觀察和分析于一身的多功能顯微鏡。最近幾年，AFM的使用已使我們獲得了大量可靠的信息。隨著科技的不斷發(fā)展&儀器的不斷更新，AFM必將在生物大分子結(jié)構(gòu)&動(dòng)力學(xué)和相互作用的研究方面發(fā)揮更大作用。