[发明专利]用于蛋白结合的改良的化合物

说明书

发明领域

本发明涉及新的结合化合物，特别是蛋白结合化合物。这种新的化合物对于将蛋白结合至包括膜在内的表面来说是特别有用的。在本发明的优选的形式中，提供引入这些蛋白结合化合物的生物传感器。本发明还涉及在本发明的结合化合物的合成中使用的中间体化合物。

发明背景

文献(1)中已知三元金属配合物，其可以被描述为两个分立的金属螯合基团与金属的配位。通常在三元配合物中的金属是Co²⁺、Ni²⁺、Cu²⁺及Zn²⁺。典型的金属配位基团是次氨基三乙酸(NTA)、亚氨基二乙酸(IDA)、儿茶酚以及含芳香氮的杂环化合物，如咪唑。已通过包括电势计算(2)和X-射线晶体学(3)在内的多种方法表征三元配合物。这些研究测得的简单三元配合物的平均稳定常数(Ka)是10³-10⁴M^-1(4)。

1975年报道了在分离和纯化蛋白质的过程中使用金属-IDA配合物，此过程被称为固定化金属亲和色谱(IMAC)(5)。在该过程中将IDA的衍生物连接于固体载体如琼脂糖凝胶，然后将琼脂糖凝胶填充入柱子中。将金属离子加入到IDA部分(通过使金属离子的稀溶液通过柱子)，然后加入蛋白质混合物。除了与金属-IDA物种相互作用的蛋白质以外，洗脱蛋白质混合物将所有蛋白质除去。然后通过加入咪唑溶液、通过加入强金属螯合剂如EDTA或EGTA，或者通过降低pH至4.5-5.3(6)而将这种或者这些蛋白质从柱子中洗脱下来。

1987年Hochuli及其合作者采用Ni-NTA配合物来纯化蛋白质(7)，特别是重组设计的6位组氨酸标记的蛋白质(8)。组氨酸标记的蛋白质与带有NTA的固体载体之间的亲和力约为10¹³M^-1(9)。

1996年报道了采用NTA衍生物将组氨酸标记的蛋白质连接到聚苯乙烯微孔板的孔上的方法(10)。

1997年，多个结合在石英载玻片表面的NTA的使用被描述为将蛋白质连接到表面的方法(11)。1998年报道了通过这种技术将组氨酸标记的5-羟色氨受体连接到石英片以通过全内反射荧光来研究(12)。 

1995年，采用二齿、三齿和四齿金属螯合基团衍生化表面被描述为检测分析物的方法(13)。1996年报道了将组氨酸标记的蛋白质连接到带有金的侧基NTA部分上的混合自组装单分子层(SAM)的表面上以通过表面等离子体激光共振来进行研究(14)。

1997年报道了通过采用SPR作为测量方法的商品化的传感装置将组氨酸标记的蛋白质结合到具有NTA-镍部分的表面上(15)。

1997年报道了采用通过使用具有NTA部分的SAM将Fab片段结合到金涂层的表面上以通过FTIR进行研究(16)。还报道了通过使用具有NTA部分的SAM来检测金属离子(17)。

报道了通过使用具有IDA-Cu²⁺部分的单分子层将抗生物素蛋白链菌素结合至单分子层以通过X-射线晶体学(18)和电子显微镜法(19)进行研究。

1994年报道了通过使用具有NTA基团的脂质来制备金属敏感的脂质膜(20)。

1996年报道了使用含有在双分子层的表面具有芘部分和IDA-Cu²⁺部分的脂质的双分子层通过激基缔合物荧光检测富含组氨酸的蛋白质(21)。

在上述报道中所采用的物质具有许多缺点。第一，三元配合物的稳定性，即金属螯合物金属与蛋白质之间的相互作用对于使蛋白质被固定化足够长的时间以观察和研究来说太弱。第二，所采用的金属螯合物与其它未标记的蛋白质以非特异性的方式相互作用。另外，在某些分析系统中，在某种未知浓度的干扰物存在下三元配合物可能被破坏。

发明概述

本发明者开发了具有比那些在文献中已经被公开的化合物改良的特性的化合物。这些化合物具有多个共价连接的金属螯合基团。这些化合物能够用以将蛋白质连接于物质和表面。

因此本发明是具有通式I的化合物

                     Y-(Z)_n

                     分子式I其中，Y是分支部分，Z代表与金属离子配位的多齿配体螯合剂；且n是至少为2的整数，优选是2-9。