Análisis de Interacciones Intermoleculares: Últimas Tendencias de ITC
Verna Frasca, gerente de aplicaciones de productos MicroCal, realizó una investigación sobre artículos relacionados con ITC hasta el 30 de junio de 2018 utilizando Google Scholar. Presentamos los resultados de esta investigación.
Lee este artículo en inglés aquí (original en inglés)
¿Qué es ITC? ~ El estándar de oro para el análisis de interacciones intermoleculares ~
ITC es considerado el estándar de oro para el análisis de interacciones intermoleculares de macromoléculas biológicas como proteínas, ácidos nucleicos y lípidos. No solo permite determinar la fuerza de unión, sino que también es posible obtener parámetros de estequiometría y termodinámicos.
Historia de ITC ~ MicroCal fue el primero en el mundo ~
Volviendo a 1987, MicroCal LLC en Northampton, en la costa este de Estados Unidos (actualmente Malvern Panalytical), comenzó la venta de un sistema llamado OMEGA. (¡Es increíble que todavía exista un OMEGA operativo!) Después, en 1992, lanzó MCS ITC, VP-ITC en 1998 (¡aún en venta!) y en 2007 se lanzó el iTC200 con capacidad de bajo volumen. En 2004, se desarrolló el primer AutoITC totalmente automatizado en el mundo, y en 2008 se lanzó una versión mejorada del Auto-iTC200. Para 2015, con hardware y software avanzados, comenzaron la fabricación y venta del PEAQ-ITC y PEAQ-ITC Automatizado.
Se utilizan miles de unidades de ITC en instalaciones de investigación en ciencias de la vida, así como en fabricantes de fármacos de moléculas pequeñas y biofármacos en todo el mundo.
Investigación de artículos de ITC ~ Aumento espectacular del número de artículos que utilizan ITC ~
Al buscar en Google Scholar «MicroCal + (listar los nombres de los productos de ITC con ‘or’)» cada cinco años, se obtuvieron los siguientes resultados:
- 1988-1992: 15 resultados
- 1993-1997: 246 resultados
- 1998-2002: 857 resultados
- 2003-2007: 2250 resultados
- 2008-2012: 4360 resultados
- 2013-2018: 5800 resultados
Es evidente el aumento espectacular en el número de artículos que utilizan ITC de MicroCal.
Al observar detalladamente estos artículos, se mide una variedad de tipos de interacciones intermoleculares, como proteína-molécula pequeña, proteína-proteína, proteína-ADN, antígeno-anticuerpo y enzima-sustrato. El ITC se usa generalmente para evaluar la unión de compuestos candidatos a fármacos de molécula pequeña con sus moléculas objetivo (principalmente proteínas). También está creciendo el uso del ITC en la evaluación de nanopartículas, polímeros, membranas, tensioactivos y micelas.
Estos se han publicado en más de 350 publicaciones, incluidas más de 25 referencias utilizando los sistemas ITC de MicroCal entre enero de 2015 y finales de junio de 2018 en las siguientes 32 publicaciones (el número de referencias está redondeado).
Ejemplos de mediciones de ITC publicadas en revistas
Presentamos a continuación ejemplos de mediciones de ITC publicadas en diversas revistas (todos en inglés).
Acta parasitológica: “Measurement of binding strength between prey proteins interacting with Toxoplasma gondii SAG1 and SAG2 using isothermal titration calorimetry (ITC)”
AIDS: “Design of a highly potent HIV-1 fusion inhibitor targeting the gp41 pocket”
Allergy: “Characterization of maize chitinase‐A, a tough allergenic molecule”
Anesthesiology: “Discovery of a novel general anesthetic chemotype using high-throughput screening”
Archives of Toxicology: “Interaction of perfluoroalkyl acids with human liver fatty acid-binding protein”
Bioengineering & Translational Medicine: “Targeting HPV‐infected cervical cancer cells with PEGylated liposomes encapsulating siRNA and the role of siRNA complexation with polyethylenimine”
Biomedicine & Pharmacotherapy: “Nanobodies targeting cortactin proline rich, helical and actin binding regions downregulate invadopodium formation and matrix degradation in SCC-61 cancer cells”
Blood: “Structural basis for quinine-dependent antibody binding to platelet integrin αIIbβ3”
Breast Cancer Research: “Gossypol has anti-cancer effects by dual-targeting MDM2 and VEGF in human breast cancer”
Cell Host & Microbe: “Structural conservation despite huge sequence diversity allows EPCR binding by the PfEMP1 family implicated in severe childhood malaria”
Cerebral Cortex: “Cortical layer inversion and deregulation of reelin signaling in the absence of SOCS6 and SOCS7”
Chemical Research in Toxicology: “Identification and Molecular Interaction Studies of Thyroid Hormone Receptor Disruptors among Household Dust Contaminants”
Chemistry Select: “An ITC Study on the Interaction Energy Between Galactomannan Biopolymers and Selected MO2 Nanoparticles in Hydrogels”
ChemNanoMat: “The Effect of PEGylation on Multivalent Binding: A Surface Plasmon Resonance and Isothermal Titration Calorimetry Study with Structurally Diverse PEG‐Dendritic GATG Copolymers”
Chirality: “Isothermal Titration Calorimetry of Chiral Polymeric Nanoparticles”
Clinical and Translational Oncology: “Selection of DNA aptamers for extra cellular domain of human epidermal growth factor receptor 2 to detect HER2 positive carcinomas”
Cogent Biology: “Isolation and purification of phytocystatin from almond: Biochemical, biophysical, and immunological characterization”
Colloid and Polymer Science: “Adsorption of lysozyme on pH-responsive PnBA-b-PAA polymeric nanoparticles: studies by stopped-flow SAXS and ITC”
Extremophiles: “High-affinity RNA binding by a hyperthermophilic single-stranded DNA-binding protein”
Flavour and Fragrance Journal: “Facile separation of cinnamyl acetate and cinnamaldehyde based on host–guest complexation with β‐cyclodextrin”
Food Chemistry: “Effect of the addition of mannoproteins on the interaction between wine flavonols and salivary proteins”
Food Research International: “Evaluation of butyrylcholinesterase inhibitory activity by chlorogenic acids and coffee extracts assessed in ITC and docking simulation models”
Journal of Agricultural and Food Chemistry: “Ethanol Concentration Influences the Mechanisms of Wine Tannin Interactions with Poly(l-proline) in Model Wine”
Water, Air, & Soil Pollution: “Exploring the Effect of Cu2+ on Sludge Hydrolysis and Interaction Mechanism between Cu2+ and Xylanase by Multispectral and Thermodynamic Methods”
Los siguientes artículos, publicados después de 2015, incluyen capítulos de protocolo que utilizan ITC de MicroCal.
AMPK (Methods in Molecular Biology, volume 1732): “Applications of NMR and ITC for the Study of the Kinetics of Carbohydrate Binding by AMPK β-Subunit Carbohydrate-Binding Modules”
Antimicrobial Peptides (Methods in Molecular Biology, volume 1548): “Calorimetry Methods to Study Membrane Interactions and Perturbations Induced by Antimicrobial Host Defense Peptides”
Applied Biophysics for Drug Discovery: “Thermodynamics in Drug Discovery”
Biocalorimetry (Methods, volume 76):
Biocalorimetry: Foundations and Contemporary Approaches
Biochemical Roles of Eukaryotic Cell Surface Macromolecules (Advances in Experimental Medicine and Biology, volume 842): “Biophysical Characterization of the Interaction of O-acylcholines with the Major Bovine Seminal Plasma Protein, PDC-109”
c-Di-GMP Signaling (Methods in Molecular Biology, volume 1657): “Isothermal Titration Calorimetry to Determine Apparent Dissociation Constants (Kd) and Stoichiometry of Interaction (n) of C-di-GMP Binding Proteins”
Calorimetry (Methods in Enzymology, volume 567)
Current Protocols in Nucleic Acid Chemistry: “Calorimetry of Nucleic Acids”
Excipient Applications in Formulation Design and Drug Delivery: “Drug Excipient interactions”
Glycosaminoglycans: “Using Isothermal Titration Calorimetry to Determine Thermodynamic Parameters of Protein–Glycosaminoglycan Interaction”
In Vitro Mutagenesis (Methods in Molecular Biology, volume 1498): “Biochemical and Biophysical Methods to Examine the Effects of Site-Directed Mutagenesis on Enzymatic Activities and Interprotein Interactions”
Molecular Physiology and Ecophysiology of Sulfur: “Investigation of Protein-Protein Interactions of Ferredoxin and Sulfite Reductase Under Different Sodium Chloride Concentrations by NMR Spectroscopy and Isothermal Titration Calorimetry”
Nucleic Acid Aptamers (Methods in Molecular Biology, volume 1380): “Label-free determination of the dissociation constant of small molecule-aptamer interaction by isothermal titration calorimetry”
Nucleic Acid Crystallography (Methods in Molecular Biology, volume 1320): “Isothermal Titration Calorimetry: Assisted Crystallization of RNA–Ligand Complexes”
Polymer Micelles: “Micellization Thermodynamics of Pluronic P123 (EO20PO70EO20) Amphiphilic Block Copolymer in Aqueous Ethylammonium Nitrate (EAN) Solutions”
Potassium Channels (Methods in Molecular Biology, volume 1684): “Ion Binding to Transport Proteins using Isothermal Titration Calorimetry”
Semaphorin Signaling Methods (Methods in Molecular Biology, volume 1493): “Characterizing Plexin GTPase Interactions Using Gel Filtration, Surface Plasmon Resonance Spectrometry, and Isothermal Titration Calorimetry”
SH2 Domains (Methods in Molecular Biology, volume 1555): “Calorimetric measurement of SH2 domain ligand affinities”
Thermodynamics and Kinetics of Drug Binding: “Thermodynamic Profiling of Carbonic Anhydrase Inhibitors”
Vitamin C: “Encapsulation of Vitamin C into β‐Cyclodextrin for Advanced and Regulatory Release”
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