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生物分子间相互作用是生物体内各种生理功能的基础。相互作用根据亲和力大小连续分布,为了对相互作用的类型加以区分,生物学上定义解离常数(KD)大于10-6M属于弱相互作用。弱相互作用的动力学过程便于理解和揭示生物体各种生命活动的机理。然而,与强相互作用相比,弱相互作用形成的复合物不稳定,易发生解离,通常表现为动态过程,故对其检测十分困难。目前,能够表征其动力学过程的方法仅有表面等离子体共振技术,但检测灵敏度受限。全内反椭偏成像(TIRIE)生物传感器是一种具有实时检测、高灵敏度、高通量等特点的新型生物传感技术,可解析出相互作用的动力学参数。因此,TIRIE生物传感器具备用于弱相互作用研究的潜力。 由于目前缺乏有效研究弱相互作用的手段,本文尝试将TIRIE生物传感器用于弱相互作用表征。为此,不得不面对如下科学和技术问题:1)分析弱相互作用的特点,设计传感表面和检测流程;2)解析传感信号和相互作用动力学参数的关系;3)实验检测具有重要生物学意义的弱相互作用过程,并解析相关动力学参数。 为回答上述问题,本文考虑从Tris-Lysozyme弱相互作用体系入手研究,检验TIRIE生物传感器用于弱相互作用检测的能力。通过分析Tris和Lysozyme的物理和化学性质,构建了用于检测Lysozyme的Tris感应表面,利用TIRIE灵敏度和通量的优势,设计了阳性、阴性及空白反应单元,检测到Tris-Lysozyme间特异性的弱相互作用信号;利用TIRIE实时检测的优势,表征了其动力学过程。进一步地,根据生物学对分子间相互作用的动态表征的需求,对分子间相互作用的动态过程进行了模型化,获得传感信号与分子间相互作用的动力学参数的关系。即基于传感表面分子相互作用的物理图像和已有动力学模型的相关性,进行了理论推演动力学参数的尝试,并与实验结果相验证。在此基础上,分别对寡核苷酸-组氨酸和囊膜蛋白间弱相互作用进行实验和模型化研究,实现对核酸和蛋白质两类重要大分子参与的弱相互作用动态过程的表征,并解析得到其动力学参数。