蛋白质折叠是生物学中最基础却又最复杂的过程之一。正确的折叠使蛋白质具备特定的三维结构和功能，而错误的折叠可能导致一系列疾病，如阿尔茨海默病、朊病毒病等。在结构生物学和药物开发中，实时监测蛋白质折叠状态，是解析功能机制与优化稳定性的关键手段。圆二色光谱（Circular Dichroism, CD）作为一种非破坏性、高灵敏度的光谱方法，已成为研究蛋白质构象变化的核心技术之一。在本文中，我们将系统解析CD光谱在蛋白质折叠研究中的应用原理、实验设计要点与数据解析策略。

一、什么是CD光谱？为何适用于蛋白质折叠研究？

圆二色光谱是一种基于手性分子对圆偏振光吸收差异的光谱技术，主要用于研究蛋白质、核酸等生物大分子的二级结构。由于α-螺旋、β-折叠和无规卷曲等二级结构具有不同的CD信号特征，研究者可以通过扫描190–260 nm波长范围，快速、准确地判断蛋白质在不同条件下的构象变化。

※ CD光谱特别适用于以下研究场景：

• 蛋白质折叠与解折叠动力学监测：通过时间分辨CD技术，可以在秒至分钟尺度内捕捉折叠路径及中间态。
• 结构稳定性分析：热变性或化学变性诱导的构象转变可通过CD曲线变化进行量化。
• 缓冲液、pH和辅因子对折叠的影响评估：CD作为快速筛查手段，适合构建蛋白质稳定性热图。

二、CD光谱技术的核心优势

✅ 实时、非破坏性监测

与X射线晶体学或冷冻电镜相比，CD光谱无需复杂样品制备，适用于溶液态蛋白的动态分析，尤其适合研究短时间内发生的构象变化过程。

✅ 对低浓度蛋白质敏感

CD光谱对样品浓度需求较低（通常在0.1–1 mg/mL范围内即可），这使其成为研究难以表达或不稳定蛋白质时的优选技术。

✅ 可兼容多种实验变量

温度、pH、离子强度、有机溶剂等环境变量可灵活控制，适用于构建系统性结构稳定性实验。

三、如何设计一套科学合理的CD实验？

在进行蛋白质折叠监测前，实验设计的精确性直接决定了数据的解读深度。以下是关键环节的建议：

1、缓冲体系选择

避免使用强吸收紫外区的组分（如Tris、DTT），推荐使用磷酸盐、醋酸盐等在190 nm以下透光性良好的缓冲体系。

2、蛋白浓度与池厚设置

为获得理想信噪比，需根据预期二级结构含量调整浓度与光程（一般推荐0.1–0.2 mm石英池），过厚可能导致信号饱和，过薄则影响灵敏度。

3、折叠诱导策略

可采用温度跃变（热融解）、变性剂滴定（如尿素或盐酸胍）或稀释复性法触发折叠过程，配合时间分辨CD测定折叠动力学。

4、数据校正与基线扣除

每组实验均需进行缓冲液空白扣除，必要时进行背景平滑或二级结构拟合，以提高数据可比性与可解释性。

四、如何解读CD光谱中的“折叠信号”？

蛋白质CD谱的典型特征在于α-螺旋结构显示在208 nm与222 nm处出现负峰，β-折叠在215–218 nm区域表现出较宽的负带，而无规卷曲通常在198 nm左右表现为显著吸收。随着折叠过程的推进，CD曲线将呈现由无序向有序结构的转变。在变性剂浓度梯度或温度变化实验中，可绘制“熔融曲线”或“化学展开曲线”，通过Sigmoid拟合获得中点参数（Tm 或 Cm），定量反映蛋白质的热稳定性或折叠临界点。

五、CD数据与其他结构手段的互补性

尽管CD光谱不能提供原子分辨率的结构信息，但其动态、高通量、实时的特点，使其非常适合与以下技术协同使用：

• 质谱交联（XL-MS）：辅助构建折叠中间态拓扑图谱
• 核磁共振（NMR）：提供局部残基柔性或未折叠区域细节
• 小角X射线散射（SAXS）：补充低分辨率整体构象轮廓
• 差示扫描量热法（DSC）：提供更精确的热稳定性热力学参数

在实际研究中，CD光谱往往是初筛构象变化的第一步，后续再结合高分辨率手段进行精细结构分析。

蛋白质折叠不仅是一个物理过程，更是调控生命功能的关键环节。CD光谱作为高效、实用的构象分析手段，为科学家打开了探索蛋白质动态行为的大门。百泰派克生物科技为客户提供覆盖从蛋白表达、纯化、CD谱分析到高级结构解析的一站式服务体系。如需进一步了解蛋白质圆二色谱分析服务，欢迎联系我们！

百泰派克生物科技特色项目

一、蛋白测序

百泰派克生物科技使用Thermo公司新推出的Obitrap Fusion Lumos质谱仪及岛津公司埃德曼降解测序系统对蛋白质序列进行分析，提供基于质谱的蛋白测序分析服务，包括对蛋白质的氨基酸组成分析，N端测序，C端测序和全序列分析，以及基于埃德曼降解的蛋白质N端序列分析服务。对于未知理论序列的蛋白质，提供基于从头测序法的蛋白质从头测序服务，对蛋白序列进行分析。

※服务优势：

1.采用目前世界上先进的质谱仪器 Obitrap Fusion Lumos;

2.可实现对所测定靶蛋白序列 100% 的覆盖;

3.可测定蛋白N端多达 70个氨基酸序列;

4.可测定多种形式的样品: 蛋白溶液、PVDF 蛋白条带;

5.样品用量低: 蛋白样品仅需 5-10ug，即可完成检测;

6.测序不受N端封闭，PEC和和糖基化等N端修饰的影响。

二、蛋白质组学

百泰派克生物科技采用Thermo Fisher的Orbitrap Fusion Lumos质谱平台结合Nano-LC，提供定量蛋白质组学、靶向蛋白质组学、多肽组学、翻译后修饰蛋白组学等多种蛋白质组学分析服务。此外，百泰派克生物科技新推出基于timsTOF Pro的4D蛋白质组学服务，助力微量样本蛋白组学、大样本群医学及高通量修饰组学等研究工作。

※服务优势：

1 .高通量定量蛋白分析:多对照组大规模实验分析，发现新的生物标记物;

2.体内体外多种蛋白质标记方法，适用于分析组织、细胞、血液等多种样品;

3.质谱分析灵敏度高，实验结果重复度高;

4.可检测较低丰度蛋白，线性范围广;

5.专业生物信息学分析，分析更系统准确。

三、单细胞质谱流式技术分析

百泰派克生物科技采用Fluidigm质谱流式系统进行单细胞质谱流式技术分析，采用金属元素标记物（通常是金属元素标记的特异抗体）标记细胞表面和内部的分子，然后用流式细胞原理分离单个细胞，再用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）分析单个细胞的原子质量谱，最后将原子质量谱数据转换为细胞表面和内部的信号分子表达量。

※服务优势：

1.技术先进，填补技术空白

采用金属标记抗体技术，避免了传统流式荧光通道少且易相互影响的问题。可在单细胞层面上对多种指标同时进行表征，百泰派克生物科技可做到同时检测51个目标蛋白。

2.分析数量大，成本较低

单细胞RNAseq受成本等因素限制，所有样本细胞汇总的分析数目一般在2x10^4个左右，而流式质谱技术一次（单样本）就可分析至少10^5的细胞，实现了数量级的提高，且成本不高于单细胞RNAseq。

3.应用前景大

①流式质谱结果可以给出细胞亚群的变化，在临床诊断、疾病机制研究等方面具有极大的研究前景；

②将金属标签技术与其他技术结合会有新应用方向。除常规蛋白外，质谱流式细胞技术还可用于蛋白翻译后修饰；

③可检测细胞存活率、细胞大小、mRNA转录子表达量、DNA合成速率以及蛋白酶活性等。

四、基于高精度质谱的免疫多肽组学分析及新抗原发现

百泰派克生物科技的基于高精度质谱的免疫多肽组学分析及新抗原发现一站式解决方案包括我们专有的、高度敏感的免疫肽富集和鉴定方案。我们能够帮助您实现10,000个以上I型多肽和10,000个以上II型多肽的鉴定和识别。通过我们优化的高通量免疫多肽组学分析平台进行免疫肽组学分析，可从最小的样品材料中进行可重复的识别和定量。该服务可以应用于大规模的研究，旨在助力科研工作者寻找癌症、免疫疾病及传染病的解决方案，深入挖掘未知的靶标。

五、生物药物表征

百泰派克基于高分辨率质谱技术，MALDI TOF，高效色谱分离技术，提供一系列完善的生物药物分析方案，从蛋白质、多肽、抗体、疫苗等生物制品的氨基酸组成和一级结构分析，到产品变异性和纯度分析。旨在提供优质生物药物分析服务，帮助生物医药生产商提高生物药物品质。

百泰派克生物科技七大检测平台

百泰派克生物科技-生物制品表征，生物质谱多组学优质服务商

北京百泰派克生物科技有限公司致力于为生物/制药和医疗器械行业提供质量控制检测和项目验证等专业服务。公司实验室遵循NMPA、ICH、FDA和EMA等的法规和指导原则，通过CNAS/ISO9001双重质量体系认证，建立了完备的质量体系，数据冷热/异地备份，设备定期计量/期间核查，软件审计追踪，为客户提供一体化解决方案和技术服务，支持新药研发、药物申报注册和生产放行。

1.公司采用ISO9001质量控制体系，专业提供以质谱为基础的CRO检测分析服务；

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