化学交联原理

  化学交联是通过形成共价键将两种或多种分子连接在一起的一种化学方法。其中，共价键的形成主要依赖于使用特定的交联试剂，通常情况下，交联试剂分子都含有可与蛋白质或其他分子发生化学反应的活性基团，如氨基，巯基等。目前，交联试剂已经应用于蛋白质-蛋白质相互作用，蛋白质三维结构，及细胞膜分子结合等方面的研究中。固相固定（如制备亲和树脂等）、半抗原-载体蛋白交联、制备酶联抗体、免疫毒素和其他蛋白质分子标记的研究中也都依赖于化学交联试剂的使用。此外，核酸分子、药物和固相表面的修饰和标记也需要使用交联剂。

1.化学交联原理

    交联剂是一类小分子化合物，分子量一般为20耀60，具有2个或者更多的针对特殊基团（氨基、巯基等）的反应性末端，可以和2个或者更多的分子形成共价键从而使这些分子结合在一起。在生命科学研究中，巧妙地运用交联剂可以使很多工作取得突破性进展。交联剂已经被广泛地应用于细胞膜结构研究、蛋白质结构研究、蛋白质间相互作用研究、载体蛋白与半抗原的连接、蛋白质或其他分子的固相化、抗体的标记和蛋白质与核酸的连接等方面。

    化学交联剂根据其反应基团的特性分为同双官能团和异双官能团两类交联剂。同双官能团交联剂具有两个相同的活性反应基团，通常用于一步法反应，交联不同的蛋白质或是固定蛋白质分子的空间构象。但是，此类交联剂用于一步法交联不同的蛋白质分子时经常会出现同种蛋白质分子的自身聚合和分子内交联等副产物。异双官能团交联剂具有两种不同类型的活性反应基团，使用时采用两步反应。不同的官能团分别交联不同的蛋白质分子，所以很大程度上避免了副产物的出现。

    并且，此种交联剂的使用也为避免交联影响蛋白质活性或构象提供了更多的备选方案。比如，通常共价交联常选择蛋白质分子的氨基作为交联基团，但如果某种蛋白质的活性中心的氨基对其活性的影响十分重要，那么我们就可以选择其他的基团，如巯基、羧基等基团，那么众多的异双官能团交联试剂就完全可以满足我们的需要。

    通常情况下，使用异双官能团交联剂时，先将一种反应底物与交联剂的zui活泼的官能团反应，待去除多余的交联剂后，再与另一种底物反应。目前使用zui多的异双官能团交联剂是一端具有可与氨基反应的琥珀酰亚胺酯结构（如NHS酯），另一端具有可与巯基反应的基团。可与巯基反应的基团包括马来酰亚胺、二硫吡啶和α-卤代乙酰基等。对于此类异双官能团交联剂来说，一般先进行琥珀酰亚胺酯与氨基的交联反应形成酰胺键，再进行巯基的第二步反应。碳二亚酰胺类交联剂是零长度的交联剂，直接介导羧基和伯氨基之间的交联反应。此类交联剂已经广泛应用于多肽合成、半抗原-载体蛋白交联、蛋白质亚基研究和蛋白质-蛋白质交联研究中。细胞

    对于异双官能团交联剂来说，除了含有上述的热反应动力学官能团外，还可以含有光反应动力学官能团。并且，此种基团介导的交联反应并不一定是针对特定基团的反应。这样就可以解决蛋白质相互作用研究中的某些难题，比如说我们并不清楚两蛋白质分子之间相互作用的区段中是否含有某些特定基团。