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蛋白质可以根据溶解度,尺寸大小,电性特点和特使的亲合度的不同而进行纯化。所以如果你有一个要研究的新蛋白,首先通过DNA测序知道他的氨基酸序列,将序列输入到expasy在线扎炸眨服务器中选择Protpara (protein paramter),系统会自动回复该蛋白的所有物理化学参数,如质量,有多少个正电荷的氨基酸,多少个负电荷的氨基酸,pI是多少,根据这些参数我们才能设计离子交换色谱是用阴离子交换还是阳离子交换,通过调解buffer的pH值,我们也可以认为的改变分子的代电性质。如果这些初步的分析,我们才可以开始蛋白质的纯化。当然另一类方法是通过基因工程的方法的基因上加一个小的tag,这个小tag可以结合到什么东西上帮助纯化,但这些小tag往往需要切掉,虽然我们argue他们不会影响蛋白质功能,但谁能说得准呢。有些蛋白不用tag很难纯化,这是我们也必须走这个弯路。
绝大多数蛋白质需要一定的盐浓度才能溶解,而同时在高盐浓度下又会沉淀下来,这个效应叫做盐析过程。盐析是因为盐离子和蛋白质分子对水的竞争而保持蛋白质溶于溶液中。不同蛋白质沉淀所需要的盐浓度是不同的,因此可以通过盐析过程来进行初步分离, 常用的盐有硫酸胺等。
凝胶过滤色谱法,又称尺寸排阻色谱法,可以根据蛋白质尺寸大小进行分离。样品注射到由不溶聚合物的多空珠子组成的分离柱上,分子量小的可以进入这些柱子而分子量大的则不能。因此,分子量大的将通过较短的途径到达柱子的底端而先流出来,分子量小的则因为要通过长的,迂回的途径,将在后面流出来。通常跑这个柱子需要很长时间,~12小时。
离子交换柱根据蛋白质的电性特征进行分离。如果蛋白质带正电荷,则可以让它和带负电荷羧酸基团的珠子结合。显然,带负电荷的蛋白质则不能和分离柱结合。通过增加缓冲液的盐浓度与柱子结合的带正电荷的蛋白质就被施放出来了。因为盐中的正离子可以和蛋白质中的带正电荷基团竞争与柱子的结合。同样道理,带负电荷的蛋白质可以用带正电荷的离子交换柱进行分离,同样通过增加缓冲液的盐浓度,可以洗脱出先前结合到柱子上的蛋白质来。
镍亲合分离柱是一个强有利的纯化蛋白质的方法。我们先通过分子生物学学的方法,在目标蛋白质的末段增加多个组氨酸残基(通常是六个)。这样的目标蛋白质和镍亲合分离柱有很高的特异性结合能力,而其它蛋白质则没有或者只有一些弱的非特异性结合。这些非目标蛋白质很容易被洗脱下来。而目标蛋白质可以通过高浓度的咪唑溶液洗脱下来。
为了获得高纯度的蛋白质样品,我们一般情况下用以上方法中的两种或更多种。很少的情况下,我们只用其中一种就可以获得高纯度的蛋白质样品,但通常我们没有这么幸运。
分离的效果如何?我们可以通过跑凝胶电泳的方法来检测。
一个带电分子在电场中会移动,这种现象叫做电泳。蛋白质在电泳时移动的距离和速度取决于电场强度,蛋白质的净电荷(随电泳液的PH而变化),和蛋白质的形状。电泳分离通常是在胶(如聚丙烯酰胺)中进行的,因为胶可以作为分子筛而提高分离效率。蛋白质通常可以在十二烷基硫酸钠(SDS)的溶液中,通过分子量的大小在电泳中被分离。负电荷的SDS可以使的蛋白质变性,而且SDS与变性的蛋白质以固定的比例结合,即一个SDS分子与蛋白质中的两个氨基酸结合。如此多的SDS分子与蛋白质结合,弱化了蛋白质本身的电性,使得所有的蛋白质分子获得同样的电荷/质量比例,所以在这种情况下,蛋白质的区别只在它们的分子量的大小。巯基试剂如巯基乙醇加到电泳液中,还原二硫键,使得蛋白质分子完全线性化。我们把SDS-蛋白质复合物进行电泳结束后,胶上蛋白质可以通过染色的方法而显现出来,我们可以看到一些斑带,小分子的蛋白质分子在胶的底端,而大分子的蛋白质分子留在胶的上端。通过观察胶上斑带的强弱,一个有经验的研究者大致就知道了纯化的效率和产率。当然,我们仍然要运用光谱法甚至是质谱法来确定蛋白质纯化的效率和产率。
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GMT+8, 2024-12-14 22:04
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