等温滴定量热法(ITC)是一种免标记技术,直接测量[结合相互作用](/guides/surface-plasmon-resonance.html)伴随的热量变化。它是唯一能在一次实验中提供结合作用完整热力学表征的方法,包括平衡缔合常数(Ka)、吉布斯自由能(ΔG)、焓变(ΔH)、熵变(ΔS)和结合化学计量比(n)。
在ITC实验中,配体溶液以小等分体积注射到含有大分子的样品池中,温度保持恒定。每次注射在配体分子与靶标结合时产生一个热脉冲。随着结合位点饱和,热信号逐渐减小,直至仅剩稀释热。参比池仅含缓冲液,仪器测量维持两个池之间相同温度所需的差示功率。
所得热谱图绘制每次注射的热量随时间的变化。积分每个峰可得到累积释放或吸收的热量,作为配体与大分子摩尔比的函数。使用适当的结合模型对结合等温线进行非线性回归,可得到Ka、ΔH和n。ΔG由Ka计算得出,ΔS由ΔG = ΔH - TΔS推导而来。
ITC可测量103至109 M−1的缔合常数。检测限取决于结合焓的大小和反应物的浓度。典型实验需要在样品池中使用10–100 µM的大分子浓度,注射器中使用高10–100倍的配体浓度。
实验设计考虑因素包括优化c值(受体浓度与Ka的乘积)、选择注射体积以及通过仅向缓冲液中注射配体来确定稀释热。缓冲液组成、pH和温度必须在样品和参比之间匹配。
应用包括表征酶-抑制剂相互作用、蛋白质-蛋白质结合、蛋白质-DNA相互作用和抗体-抗原识别。ITC还可测量[酶动力学](/guides/enzyme-kinetics.html)、膜蛋白相互作用和纳米颗粒-蛋白冠形成。