الرحلان الحراري المجهري هو تقنية جديدة نسبيا في تحديد ثوابت فك الارتباط (KD) وكذلك ثوابت التثبيط (IC50) بين الأربطة ذات الصلة كيميائيا حيويا. تقدم شركة التجزئة التجارية الرائدة في مجال MST (على سبيل المثال ، NanoTemper) تقنيتين شائعتين من تقنيات MST: 1) MST خالية من الملصقات تتطلب علامة فلورسنت ، و 2) الرحلان الحراري المسمى باستخدام التألق المتأصل للبروتينات التي تعتمد على عدد المخلفات العطرية الموجودة في كل بروتين 1. من عيوب الرحلان الحراري الخالي من الملصقات أنه في معظم الحالات ، لا يسمح بقياس تفاعلات البروتين والبروتين. ومع ذلك ، قد يكون من الممكن هندسة البروتينات بدون أحماض أمينية عطرية مثل التربتوفان لاستخدامها في الرحلان الحراري الخالي من الملصقات 2.
يقيس MST حركة الجسيمات استجابة لتحريض حقول درجة الحرارة المجهرية التي بدأها ليزر الأشعة تحت الحمراء في التقنيات المتاحة حاليا1. يمكن استخدام MST لقياس التفاعلات بين البروتين والبروتين ، والتفاعلات بين البروتين والدهون ، وجزيء البروتين الصغير ، وتجارب المنافسة ، وحتى التفاعلات بين الجزيئات الصغيرة طالما يمكن للمرء أن ينتج ما يكفي من فصل الإشارة. بالإضافة إلى ذلك ، يسمح MST بقياس التفاعلات القائمة على البروتين الغشائي المضمنة في الجسيمات الشحمية أو الأقراص النانوية. يستفيد الرحلان الحراري المسمى من استخدام العلامات الموسومة بالفلورسنت مما يسمح بفصل الإشارة الذي يمكن التحكم فيه كيميائيا بين الرباط والتحليل. يمكن الحصول على قيم KD باستخدام الرحلان الحراري للتفاعلات التي تنطوي على ربط البروتين بتركيزات نانومولية منخفضة ، والتي تكون في معظم الحالات تركيزا أقل بكثير من البروتين مما هو مطلوب لقياس السعرات الحرارية المتساوية الحرارة (ITC)3. بالإضافة إلى ذلك ، ليس لدى MST متطلبات تخزين مؤقت صارمة كما هو مطلوب لرنين البلازمون السطحي (SPR)4 ويمكن حتى استخدام الرحلان الحراري المسمى لقياس ثوابت ربط البروتينات ذات الأهمية من محاليل البروتين غير النقية بالكامل 5 مع علامات الفلورسنت المدرجة وراثيا 6. عيب MST هو أنه لا يمكن الحصول على المعلمات الحركية بسهولة ل MST كما هو الحال في SPR2.
تعتمد قياسات الرحلان الحراري على اختلاف درجة الحرارة المحلية للمحلول. يمكن توليد هذه الحرارة من ليزر الأشعة تحت الحمراء. يحتوي جهاز MST على كاشف تألق مقترن بشعاع الأشعة تحت الحمراء (IR) ويمكنه التقاط التغيرات في التألق من تغيرات التركيز المحلي لجزيئات الفلورسنت عند النقطة التي يتم فيها استهداف ليزر الأشعة تحت الحمراء. يستخدم جهاز MST ليزر مستهدف بالأشعة تحت الحمراء مقترنا مباشرة بكاشف التألق الذي يركز على نفس النقطة التي يتم فيها توليد الحرارة في المحلول. وهذا يسمح بالكشف القوي عن التغيرات في درجة الحرارة المقابلة لنضوب الجزيئات عند نقطة الحرارة الناتجة عن ليزر الأشعة تحت الحمراء. يتناقص التألق المقاس بشكل عام بالقرب من ليزر الأشعة تحت الحمراء استجابة لزيادة درجة الحرارة. يمكن أن تكون الاختلافات التي تم قياسها نتيجة لذلك بسبب عوامل متعددة بما في ذلك الشحنة أو الحجم أو إنتروبيا الحل. يتم قياس هذه الاختلافات على أنها تغيرات في التألق استجابة لتحريض الحرارة أو حركة الجزيئات من الأجزاء الساخنة إلى الباردة من الشعيرات الدموية.
عند تحميل الشعيرات الدموية بمحلول معين ، من المهم ترك الهواء في أي من طرفي الشعيرات الدموية وعدم تحميل الشعيرات الدموية بالكامل بالكامل. الشعيرات الدموية التجارية تحمل حوالي 10 ميكرولتر من المحلول. يمكن للمرء تحقيق قياسات دقيقة باستخدام 5 ميكرولتر من المحلول طالما يتم التلاعب بالمحلول إلى مركز الشعيرات الدموية ، ولا توجد فقاعات هواء (يحتمل أن تكون degas قبل تحميل الشعيرات الدموية) ، والمرء حريص على تحميل الرف لعدم تزاحم المحلول من مركز الشعيرات الدموية ، حيث يتم استهداف ليزر الأشعة تحت الحمراء. إذا لم يتلامس الليزر بشكل كامل مع المحلول ، فمن المرجح أن تكون النتيجة واحدة من ثلاثة مخرجات غير قابلة للاستخدام لهذا التركيز: 1) عدم وجود أو اكتشاف تألق منخفض ، 2) اكتشاف تألق أعلى (يحتمل أن يكون مع ذروة خشنة) ، أو 3) اكتشاف التألق ضمن قيم أخرى من المعايرة بالتحليل الحجمي ، ولكن مع ذروة خشنة وغير مستديرة.
بالنسبة للرحلان الحراري المسمى ، من الأفضل أن يكون لديك إشارة تألق أعلى من 200 وحدة تألق وأقل من 2000 وحدة تألق7. يستخدم جهاز MST مجموعة من كثافات LED من 0 إلى 100 ، والتي يمكن اختيارها لتحقيق إشارة أعلى من 200 أو أقل من 2000. بدلا من ذلك ، يمكن للمرء استخدام تركيزات مختلفة من الليغاند المسمى لتعديل إشارة التألق إلى المستوى الأمثل. من المهم إجراء فحص للغطاء باستخدام قياس MST معين كمرجع عند تحليل البيانات ، حيث يمكن أن يؤدي فحص الغطاء الضعيف في كثير من الأحيان إلى نقطة قد يتم تحديدها لاحقا على أنها شاذة. يجب أن يستغرق كل تشغيل حوالي 30 دقيقة إذا تم قياس طاقة MST واحدة باستخدام فحص الغطاء. تسمح الأجهزة التجارية بإجراء تغييرات في طاقة MST. في إصدارات البرامج القديمة ، يمكن تعيين هذا من 0 إلى 100 ؛ وفي الإصدارات الأحدث ، يمكن للمرء تحديد MST منخفض أو متوسط أو مرتفع. لتحقيق آثار قوية ، قد يحتاج الباحث إلى تجربة كل من هذه وتحديد إعداد MST الذي ينتج عنه أقوى البيانات لتفاعل معين.