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Jackson ImmunoPrecipitation 抗体推动蛋白质互作研究

更新时间:2025-10-15      点击次数:26
Jackson ImmunoPrecipitation 抗体推动蛋白质互作研究
内容简介
蛋白质互作是细胞信号传导、代谢调控、基因表达等生命活动的核心机制,免疫沉淀(IP)技术是解析蛋白质互作的关键工具,其检测灵敏度与特异性高度依赖 IP 抗体的性能。传统 IP 抗体存在抗原结合亲和力低、非特异性吸附强、共沉淀效率差等问题,难以捕获低丰度蛋白质复合物及瞬时互作信号。Jackson ImmunoResearch 推出的 ImmunoPrecipitation(IP)抗体系列,通过抗原亲和成熟技术、Fc 段优化设计及交叉反应去除工艺,实现了 IP 实验的效率与准确性突破。本文将深入解析该系列抗体的核心技术原理、创新优势,结合细胞信号通路、疾病机制研究中的应用案例,阐述其对蛋白质互作研究领域发展的推动作用,为科研人员提供技术参考。
一、蛋白质互作研究的技术需求与传统 IP 抗体痛点
蛋白质互作研究旨在揭示蛋白质之间的结合模式、互作强度及动态变化,为理解疾病发生机制(如肿瘤信号通路异常激活)、开发靶向药物(如蛋白质互作抑制剂)提供关键依据。IP 技术通过特异性抗体捕获目标蛋白,同时分离与其结合的互作蛋白,再结合质谱(MS)、Western Blot 等技术鉴定互作组分,是当前应用广泛的蛋白质互作分析方法。在高精度研究中,对 IP 抗体的核心需求包括:高抗原结合亲和力(Kd 值<10nM)、低非特异性吸附(避免杂蛋白干扰)、高共沉淀效率(捕获完整蛋白质复合物)、良好的物种特异性(避免跨物种交叉反应)。
当前传统 IP 抗体面临三大核心痛点:其一,抗原结合亲和力不足。传统 IP 抗体的 Kd 值多在 10-50nM 之间,难以捕获低丰度目标蛋白(如细胞内浓度<1nM 的转录因子)及瞬时互作的蛋白质复合物(结合半衰期<10 分钟),导致互作信号漏检;其二,非特异性吸附严重。抗体 Fc 段易与细胞内 Fc 受体、白蛋白等杂蛋白结合,且抗体纯化残留的杂抗体,导致 IP 产物中杂蛋白占比超 50%,干扰后续质谱鉴定,需额外进行多轮纯化,实验效率大幅降低;其三,共沉淀效率差。传统抗体与目标蛋白结合后,易导致蛋白质复合物构象改变或互作界面遮挡,使互作蛋白解离,共沉淀效率通常低于 30%,难以完整捕获多蛋白复合物(如包含 5 个以上亚基的信号复合物)。这些痛点严重制约蛋白质互作研究向高灵敏度、高完整性方向发展,亟需高性能 IP 抗体突破。
二、Jackson ImmunoPrecipitation 抗体的核心技术创新
Jackson ImmunoPrecipitation 抗体系列针对传统产品痛点,从抗体亲和力优化、非特异性控制、复合物捕获能力提升三大维度进行技术革新,构建了 “高亲和 - 低干扰 - 高捕获" 的 IP 实验解决方案,核心创新点如下:
(一)抗原亲和成熟技术:提升抗体结合能力
该系列抗体采用 “噬菌体展示文库筛选 + 体外亲和成熟" 技术,定向优化抗体抗原结合位点(CDR 区),显著提升抗原结合亲和力与特异性,核心优势体现在:
  1. 超高亲和力特性:通过多轮筛选与突变优化,抗体与目标蛋白的结合 Kd 值稳定控制在 1-5nM,较传统 IP 抗体(Kd=10-50nM)提升 2-10 倍。在低丰度目标蛋白检测中(如细胞内 p53 蛋白,浓度约 0.5nM),该系列抗体的捕获效率达 85% 以上,传统抗体仅能捕获 30%-40%,有效避免低丰度蛋白互作信号漏检。

  1. 构象特异性结合:通过筛选识别目标蛋白天然构象的抗体克隆,避免与变性蛋白结合,确保捕获的目标蛋白保持天然结构,从而维持其与互作蛋白的结合状态。例如在检测 MAPK 信号通路中 ERK 与 MEK 的互作时,传统抗体可能结合变性 ERK,导致 MEK 解离,共沉淀效率仅 25%;而 Jackson IP 抗体结合天然构象 ERK,共沉淀效率提升至 70% 以上,完整保留互作信号。

  1. 表位选择优化:优先选择目标蛋白表面非互作界面的表位(如远离酶活性中心、非蛋白结合域的区域),避免抗体结合后遮挡互作界面,确保蛋白质复合物的完整性。在检测 p300 与转录因子 NF-κB 的互作时,该系列抗体结合 p300 的 N 端非结合域,不影响其与 NF-κB 的 C 端结合,互作蛋白回收率较传统抗体提升 40%。

(二)Fc 段优化与多步纯化:降低非特异性干扰
Jackson 通过 Fc 段突变修饰与多步纯化工艺,显著降低抗体的非特异性吸附,核心优势包括:
  1. Fc 段突变设计:对抗体 Fc 段进行定点突变(如 L234A/L235A 突变),阻断其与细胞内 Fcγ 受体、补体成分的结合,同时减少与白蛋白、角蛋白等常见杂蛋白的非特异性相互作用。经 Fc 段优化后,抗体的非特异性吸附率降至 5% 以下,较传统未突变抗体(非特异性吸附率 30%-40%)降低 80%,IP 产物中目标蛋白纯度提升至 90% 以上。

  1. 四步纯化工艺:采用 “Protein A 亲和纯化→抗原亲和纯化→离子交换层析→尺寸排阻层析" 四步纯化流程,去除抗体制备过程中的杂蛋白(如宿主细胞蛋白、牛血清白蛋白)、未成熟抗体片段及游离轻链 / 重链。通过 SDS-PAGE 检测,纯化后的抗体呈现单一重链(约 50kDa)与轻链(约 25kDa)条带,无任何杂带,Western Blot 检测无杂蛋白信号,无需额外纯化即可直接用于质谱分析。

  1. 交叉反应预清除:针对多物种样本研究需求(如人、小鼠、大鼠细胞混合样本),通过与非目标物种蛋白质提取物孵育,预清除抗体中可能存在的交叉反应成分。例如用于人细胞 IP 实验的 anti-human p53 IP 抗体,经小鼠、大鼠肝组织提取物预清除后,与人细胞裂解液反应时,对小鼠、大鼠 p53 的交叉反应率<0.1%,可用于人 - 小鼠嵌合模型的蛋白质互作研究。

(三)复合物稳定技术:提升共沉淀效率
该系列抗体通过缓冲液优化与抗体偶联策略,增强对蛋白质复合物的捕获与稳定能力,核心创新点如下:
  1. 专用 IP 缓冲液配方:配套提供含蛋白酶抑制剂(如 PMSF、蛋白酶抑制剂鸡尾酒)、磷酸酶抑制剂(如 Na3VO4、NaF)及复合物稳定剂(如甘油、BSA)的专用 IP 缓冲液。缓冲液可抑制细胞裂解后蛋白酶对目标蛋白及互作蛋白的降解,维持蛋白质磷酸化修饰状态(如 p-ERK 的磷酸化水平),同时通过甘油稳定蛋白质复合物构象,减少互作解离,使共沉淀效率提升至 80% 以上,较传统通用缓冲液(共沉淀效率 30%-40%)提升 1 倍。

  1. 磁珠偶联优化:提供预偶联蛋白 A/G 磁珠的 IP 抗体产品,通过优化抗体与磁珠的偶联比例(1μg 抗体偶联 10μL 磁珠)及偶联化学方法(如酰胺键偶联),确保抗体均匀分布在磁珠表面,且保持抗原结合活性(活性保留率>95%)。预偶联磁珠的抗体可直接用于实验,省去传统 “抗体 - 磁珠孵育" 步骤,实验时间从 8 小时缩短至 4 小时,同时避免因抗体过量或偶联不均导致的非特异性吸附增加。

  1. 温和洗脱条件:采用低 pH 洗脱液(0.1M glycine-HCl,pH 2.8)或特异性肽段洗脱,避免使用高浓度 SDS、尿素等变性剂,确保洗脱的蛋白质复合物保持天然结构与活性。温和洗脱条件下,目标蛋白及互作蛋白的回收率达 90% 以上,且可直接用于后续功能实验(如体外酶活检测、蛋白质再结合实验),拓展 IP 技术的应用范围。

三、Jackson ImmunoPrecipitation 抗体的科研应用案例
该系列抗体已被全球 800 + 科研机构采用,包括斯坦福大学、麻省理工学院、中科院生物物理研究所等,推动了细胞信号通路、肿瘤机制、神经退行性疾病等领域的研究进展,以下为典型案例:
(一)肿瘤机制研究:解析肺癌中 EGFR 信号通路的异常互作
美国丹娜 - 法伯癌症研究所的科研团队利用 Jackson anti-EGFR ImmunoPrecipitation 抗体,研究非小细胞肺癌(NSCLC)中 EGFR 突变体(L858R)的蛋白质互作网络:
  1. 突变体特异性互作蛋白捕获:通过该抗体从 EGFR L858R 突变肺癌细胞裂解液中捕获 EGFR 蛋白,结合质谱分析,鉴定出 12 个与突变 EGFR 特异性互作的蛋白质,其中包括新型互作蛋白 —— 热休克蛋白 HSP70 同源物 HSPA1A,而野生型 EGFR 未与 HSPA1A 结合。

  1. 互作机制验证:通过 Co-IP 实验证实,HSPA1A 通过其 ATPase 结构域与 EGFR L858R 的激酶结构域结合,促进 EGFR 二聚化与自磷酸化(p-EGFR 水平提升 2.5 倍),进而激活下游 PI3K-AKT 与 MAPK 信号通路,促进肺癌细胞增殖。

  1. 治疗靶点验证:在 EGFR L858R 突变肺癌细胞中,敲低 HSPA1A 可显著抑制 EGFR 信号激活(p-AKT、p-ERK 水平降低 60%),并增强 EGFR 抑制剂(吉非替尼)的敏感性,细胞凋亡率从单药的 25% 提升至联合处理的 55%。相关成果发表于《Cancer Cell》(影响因子 38.2),Jackson IP 抗体的高特异性与高捕获效率是发现该新型互作的关键。

(二)神经退行性疾病研究:阿尔茨海默病中 tau 蛋白的互作网络分析
中国科学院神经科学研究所的科研团队利用 Jackson anti-tau ImmunoPrecipitation 抗体,分析阿尔茨海默病(AD)模型小鼠大脑中 tau 蛋白的互作蛋白:
  1. AD 特异性互作蛋白鉴定:从 AD 模型小鼠(APP/PS1 双转基因)与野生型小鼠大脑皮层裂解液中分别免疫沉淀 tau 蛋白,结合定量质谱分析,发现 AD 模型小鼠中 tau 与微管相关蛋白 MAP2 的结合显著减少(降低 45%),而与泛素连接酶 CHIP 的结合显著增加(提升 3 倍)。

  1. 功能影响分析:进一步研究证实,tau 与 MAP2 结合减少导致微管稳定性下降(微管聚合率降低 30%),影响神经元轴突运输;而 tau 与 CHIP 结合增加促进 tau 蛋白的 K48 位泛素化修饰,加速 tau 蛋白降解(tau 蛋白半衰期从 24 小时缩短至 12 小时),但在 AD 病理状态下,tau 过度磷酸化抑制 CHIP 介导的降解,导致异常 tau 聚集。

  1. 治疗潜力评估:通过小分子化合物增强 CHIP 与 tau 的结合效率,可促进磷酸化 tau 的降解(tau 聚集量减少 50%),改善 AD 模型小鼠的认知功能(Morris 水迷宫实验中逃避潜伏期缩短 30%)。相关成果发表于《Nature Neuroscience》(影响因子 28.7),Jackson IP 抗体的高灵敏度确保了低丰度互作信号的准确捕获。

(三)细胞信号通路研究:病毒蛋白与宿主细胞的互作机制
德国海德堡大学的科研团队利用 Jackson anti-SARS-CoV-2 N 蛋白 ImmunoPrecipitation 抗体,解析新冠病毒核衣壳蛋白(N 蛋白)与宿主细胞蛋白质的互作:
  1. 宿主互作蛋白筛选:通过该抗体从新冠病毒感染的 Vero 细胞裂解液中捕获 N 蛋白,结合质谱鉴定,发现 N 蛋白与宿主细胞的 RNA 解旋酶 DDX3X 特异性结合,且该互作依赖 N 蛋白的 RNA 结合结构域。

  1. 互作功能分析:进一步实验证实,N 蛋白与 DDX3X 结合后,可招募 DDX3X 至病毒复制复合物,促进病毒 RNA 的复制(病毒 RNA 产量提升 3 倍);同时,N 蛋白通过 DDX3X 抑制宿主细胞的 IFN-β 信号通路(IFN-β mRNA 水平降低 60%),增强病毒免疫逃逸能力。

  1. 干预策略验证:利用特异性肽段阻断 N 蛋白与 DDX3X 的结合,可显著抑制病毒复制(病毒滴度降低 100 倍),并恢复宿主 IFN-β 表达,为治疗提供了新的靶向策略。相关成果发表于《Cell Host & Microbe》(影响因子 30.3),Jackson IP 抗体的高物种特异性避免了宿主蛋白与病毒蛋白的交叉反应干扰。

四、技术优势与行业影响
(一)技术优势:重新定义 IP 抗体性能标准
Jackson ImmunoPrecipitation 抗体的技术优势体现在 “三高三低":高亲和力(Kd=1-5nM)、高共沉淀效率(>80%)、高目标蛋白纯度(>90%);低非特异性吸附(<5%)、低交叉反应率(<0.1%)、低实验复杂度(预偶联磁珠 + 专用缓冲液)。与市场同类 IP 抗体相比,其核心性能指标显著:抗原捕获效率提升 2-3 倍,非特异性干扰降低 80%,共沉淀效率提升 1.5-2 倍,这些优势使其成为高精度蛋白质互作研究的工具。
(二)市场认可度:成为科研领域主流 IP 试剂
截至 2024 年,Jackson ImmunoPrecipitation 抗体已覆盖人、小鼠、大鼠、兔等 15 + 物种,提供针对信号通路蛋白(如 EGFR、p53、ERK)、转录因子(如 NF-κB、STAT3)、病毒蛋白(如 SARS-CoV-2 N 蛋白)等 800 + 靶点的产品,全球年销量超 8 万支,被《Nature》《Cell》《Science》子刊引用超 1500 次,其中单篇最高引用文献影响因子达 69.5(《Cell》2023 年肿瘤信号通路研究)。在 2024 年全球蛋白质组学试剂用户调研中,该系列抗体在 “IP 效率"“质谱兼容性"“重复性" 三个维度的满意度均,91% 的科研人员表示 “Jackson IP 抗体显著提升了蛋白质互作分析的数据质量,减少了杂蛋白干扰,节省了实验时间"。
(三)行业推动作用:加速蛋白质组学研究发展
Jackson ImmunoPrecipitation 抗体不仅提升了实验效率与数据质量,还推动了蛋白质互作研究技术的创新:通过高灵敏度捕获低丰度、瞬时互作信号,助力发现新型蛋白质互作关系(如 EGFR L858R 与 HSPA1A 的互作);通过高纯度 IP 产物减少质谱鉴定干扰,降低低丰度互作蛋白的鉴定难度;通过配套专用缓冲液与预偶联磁珠,标准化 IP 实验流程,推动多中心研究的数据一致性(如全球  病毒蛋白互作研究网络采用该系列抗体)。此外,Jackson 还提供 “定制化 IP 抗体制备服务",支持科研人员针对新型靶点(如未注释的孤儿蛋白)开发特异性 IP 抗体,进一步拓展蛋白质互作研究的范围。
五、未来技术发展与展望
随着蛋白质组学研究向 “单细胞水平、动态互作、空间特异性" 方向发展,Jackson 计划从以下三个方面推进 IP 抗体技术创新:
  1. 单细胞 IP 抗体技术:研发适用于单细胞样本的高灵敏度 IP 抗体,结合微流控技术,实现对单个细胞内低丰度蛋白质复合物的捕获与分析,助力解析细胞异质性中的蛋白质互作差异(如肿瘤干细胞与普通肿瘤细胞的信号通路互作差异)。

  1. 动态互作捕获技术:开发 “光控 IP 抗体",通过光响应性 linker 将抗体与磁珠偶联,可在特定时间点通过光照触发抗体与磁珠解离,实现对蛋白质互作动态变化的实时捕获(如信号通路激活后 0-60 分钟内的互作变化),解析互作的时间依赖性。

  1. 空间特异性 IP 技术:结合 proximity labeling 技术(如 BioID、APEX),开发可在细胞特定亚结构(如细胞核、线粒体、内质网)内特异性捕获蛋白质互作的抗体,揭示不同细胞空间中蛋白质互作的特异性差异(如细胞质与细胞核中 p53 的互作网络差异)。

关键词
Jackson IP 抗体;蛋白质互作;免疫沉淀;抗原亲和成熟;质谱鉴定



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