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Leitfaden zur Auswahl von Vernetzern

Sind Sie auf der Suche nach dem perfekten Vernetzer für Ihre Biokonjugationsforschung? Unser detaillierter Auswahlleitfaden, der nach Vernetzertyp, reaktiven Gruppen, Spacerarmlänge und mehr gegliedert ist, hilft Ihnen bei der richtigen Wahl.

Übersicht

Was sind Vernetzer?
Referenztabelle zur Auswahl von Crosslinkern
Wo können Crosslinker eingesetzt werden?
Besondere Erwägungen bei der Auswahl von Quervernetzern

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Die Grafik stellt einen biologischen Prozess dar, an dem Proteine beteiligt sind. Auf der linken Seite sind zwei Sternformationen, eine rote und eine violette, mit "Protein-Protein-Interaktion" beschriftet, was zeigt, dass Proteine interagieren. Das nächste Symbol ist ein violetter Kreis mit verschnörkelten Linien, umringt von einem violetten Pfeil, der die Biokonjugation darstellt. Ganz rechts sind zwei Starburst-Strukturen durch eine blaue, verschnörkelte Linie mit der Aufschrift "Vernetzte Proteine" verbunden.

Ein Crosslinker wandelt interagierende Proteine durch Biokonjugation in vernetzte Proteine um.

WHAT ARE CROSSLINKERS

In der chemischen Biologie und der Biokonjugation sind Vernetzer wesentliche chemische Verbindungen, die zwei oder mehr Moleküle durch die Bildung kovalenter Bindungen verbinden. Diese Linker sind für zahlreiche Anwendungen von zentraler Bedeutung, z. B. für die Herstellung von Biokonjugaten, die Erforschung von Protein-Protein-Wechselwirkungen und die Entwicklung von Biomaterialien. Es gibt verschiedene Arten von Vernetzern, die jeweils spezifische, auf verschiedene Anwendungen zugeschnittene Funktionalitäten aufweisen.

Crosslinker-Auswahltabelle

Vernetzer	Reaktive Gruppen	Länge der Spacerarme	Wasserlöslichkeit	Spaltbarkeit	Vernetzungseffizienz	Stabilität	Toxizität/Biokompatibilität
DSS	NHS-Ester (Amin)	11.4 Å (starr)	Low	Nicht spaltbar	Hoch	Stabil, empfindlich gegen Feuchtigkeit	Mäßige Toxizität
Sulfo-SMCC	NHS-Ester (Amin), Maleimid (Thiol)	11.6 Å (starr)	Hoch	Nicht spaltbar	Hoch	Stabil unter physiologischen Bedingungen, lichtempfindlich	Geringe Toxizität, in vivo geeignet
EDC	Carbodiimid (Carboxyl/Amin)	Zero-length	Hoch	Spaltbar unter sauren Bedingungen	Hoch	Stabil unter sauren Bedingungen	Geringe Toxizität, in vivo geeignet
BS3	NHS-Ester (Amin)	11.4 Å (starr)	Hoch	Nicht spaltbar	Hoch	Stabil, empfindlich gegen Feuchtigkeit	Mäßige Toxizität
DTSSP	NHS-Ester (Amin), Disulfid (Thiol)	12.0 Å (starr)	Hoch	Spaltbar unter reduzierenden Bedingungen	Hoch	Stabil, Reduktionsmittel spalten	Geringe Toxizität, in vivo geeignet
Sulfo-NHS-LC-Biotin	NHS-Ester (Amin)	22.4 Å (flexibel)	Hoch	Nicht spaltbar	Hoch	Stabil, feuchtigkeitsempfindlich	Geringe Toxizität
BMH	Maleimid (Thiol)	16.1 Å (flexibel)	Low	Nicht spaltbar	Hoch	Stabil, lichtempfindlich	Mäßige Toxizität
DMP	NHS-Ester (Amin)	9.2 Å (starr)	Low	Nicht spaltbar	Mäßig	Stabil	Moderate Toxizität
MBS	NHS-Ester (Amin), Maleimid (Thiol)	10.2 Å (starr)	Low	Nicht spaltbar	Hoch	Stabil unter physiologischen Bedingungen, lichtempfindlich	Mäßige Toxizität
PEGylierte Vernetzer	NHS-Ester (Amin)	Variabel (abhängig von der PEG-Länge)	Hoch	Spaltbare und nicht spaltbare Varianten	Hoch	Stabil, anpassbar auf Basis der PEG-Länge	Geringe Toxizität, in vivo geeignet

Hinweise:

DSS (Disuccinimidylsuberat) ist ein beliebter homo-bifunktioneller Vernetzer mit hoher Reaktivität, aber mäßiger Toxizität.
Sulfo-SMCC ist ein weit verbreiteter hetero-bifunktioneller Vernetzer mit hoher Löslichkeit und geringer Toxizität, der sich für In-vivo-Anwendungen eignet.
EDC (1-Ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimid) ist ein Vernetzer mit Null-Länge, der für seine hohe Effizienz und geringe Toxizität bekannt ist.
BS3 (Bis[sulfosuccinimidyl]suberat) ist ähnlich wie DSS, aber mit höherer Wasserlöslichkeit.
DTSSP (3,3'-Dithiobis[sulfosuccinimidylpropionat]) bietet Spaltbarkeit unter reduzierenden Bedingungen.
Sulfo-NHS-LC-Biotin wird für die Biotinylierung mit einem flexiblen Spacer-Arm verwendet.
BMH (Bismaleimidohexan) bietet Flexibilität mit Maleimidgruppen für Thiol-Reaktivität.
DMP (Dimethylpimelimidat) wird weniger häufig verwendet, ist aber für bestimmte Anwendungen wirksam.
MBS (m-Maleimidobenzoyl-N-hydroxysuccinimid-Ester) ist eine weitere hetero-bifunktionelle Option mit spezifischen Anwendungen.
PEGylierte Vernetzer bieten anpassbare Spacerlängen und sind sehr biokompatibel.

Wie funktionieren Vernetzer?

Vernetzer funktionieren, indem sie mit bestimmten funktionellen Gruppen auf Molekülen reagieren. Amin-reaktive Gruppen, wie NHS-Ester und Isocyanate, reagieren mit primären Aminen auf Proteinen oder anderen Biomolekülen. Sulfhydryl-reaktive Gruppen, darunter Maleimide und Pyridyldisulfide, reagieren mit Thiolgruppen an Cysteinresten, während carboxyl-reaktive Gruppen wie Carbodiimide Carboxylgruppen aktivieren, um Amidbindungen mit Aminen zu bilden.

Wo können Vernetzer eingesetzt werden?

Die Anwendungen von Vernetzern sind breit gefächert und vielfältig. Sie spielen eine wichtige Rolle bei der Untersuchung von Protein-Protein-Interaktionen, indem sie vorübergehende Wechselwirkungen zwischen Proteinen stabilisieren, die dann mit Techniken wie Massenspektrometrie oder Western Blotting analysiert werden können. Bei der Biokonjugation binden Vernetzer Medikamente, fluoreszierende Markierungen oder andere Sonden an Biomoleküle und erleichtern so die therapeutische Entwicklung und Diagnostik. In der Materialwissenschaft helfen Vernetzer bei der Bildung von Netzwerken in Hydrogelen und anderen Biomaterialien, die biologisches Gewebe imitieren können. Darüber hinaus ermöglichen sie die Immobilisierung von Biomolekülen wie Enzymen oder Antikörpern auf festen Trägern, wodurch die Stabilität und Wiederverwendbarkeit in verschiedenen Tests verbessert wird.

Homo-Bifunktionelle vs. Hetero-Bifunktionelle Vernetzung Hetero-bifunktionelle Vernetzer

Homo-bifunktionelle Vernetzer, die an beiden Enden identische reaktive Gruppen besitzen, werden zur Verknüpfung ähnlicher Moleküle verwendet, z. B. zur Verbindung zweier Proteine, die dieselbe funktionelle Gruppe aufweisen. Ein Beispiel für diesen Typ ist Disuccinimidylsuberat (DSS), das zwei N-Hydroxysuccinimid (NHS)-Estergruppen aufweist. Im Gegensatz dazu haben heterobifunktionelle Vernetzer an jedem Ende unterschiedliche reaktive Gruppen, was sie ideal für die Verknüpfung verschiedener Moleküle macht, z. B. eines Proteins und eines kleinen Moleküls, die jeweils mit einer anderen funktionellen Gruppe reagieren. Sulfo-SMCC, mit einem NHS-Ester an einem Ende und einer Maleinimidgruppe am anderen, ist ein Beispiel für diesen Typ.

Besondere Erwägungen bei der Auswahl von Vernetzern

Bei der Auswahl des richtigen Vernetzers sind mehrere wichtige Überlegungen zu berücksichtigen. Die Spezifität ist von entscheidender Bedeutung, da der Vernetzer auf spezifische funktionelle Gruppen der gewünschten Moleküle abzielen muss. Die Länge des Spacer-Arms im Vernetzer wirkt sich auf den Abstand zwischen den verknüpften Molekülen aus und beeinflusst die Funktion und Stabilität des Konjugats. Wasserlösliche Vernetzer werden für biologische Anwendungen bevorzugt, um die Kompatibilität mit wässrigen Umgebungen zu gewährleisten. Darüber hinaus sind einige Vernetzer so konzipiert, dass sie unter bestimmten Bedingungen spaltbar sind, was eine kontrollierte Freisetzung der verknüpften Moleküle ermöglicht.