2.配體與待分離的物質之間的親和力要有較強的特異性,也就是說配體與待分離物質有適當的親和力,而與樣品中其它組分沒有明顯的親和力,對其它組分沒有非特異性吸附作用。這是保證親和層析具有高分辨率的重要因素。
3.配體要能夠與基質穩定的共價結合,在實驗過程中不易脫落,并且配體與基質偶聯后,對其結構沒有明顯改變,尤其是偶聯過程不涉及配體中與待分離物質有親和力的部分,對二者的結合沒有明顯影響。
4.配體自身應具有較好的穩定性,在實驗中能夠耐受偶聯以及洗脫時可能的的較劇烈的條件,可以多次重復使用。
完全滿足上述條件的配體實際上很難找到,在實驗中應根據具體的條件來選擇盡量滿足上述條件的最適宜的配體。
根據配體對待分離物質的親和性的不同,可以將其分為兩類:特異性配體(specific ligand)和通用性配體(general
ligand)。特異性配體一般是指只與單一或很少種類的蛋白質等生物大分子結合的配體。如生物素和親和素、抗原和抗體、酶和它的抑制劑、激素-受體等,它們結合都具有很高的特異性,用這些物質作為配體都屬于特異性配體。配體的特異性是保證親和層析高分辨率的重要因素,但尋找特異性配體一般是比較困難的,尤其對于一些性質不很了解的生物大分子,要找到合適的特異性配體通常需要大量的實驗。解決這一問題的方法是使用通用性的配體。通用性配體一般是指特異性不是很強,能和某一類的蛋白質等生物大分子結合的配體,如各種凝集素(lectine)可以結合各種糖蛋白,核酸可以結合RNA、結合RNA的蛋白質等。通用性配體對生物大分子的專一性雖然不如特異性配體,但通過選擇合適的洗脫條件也可以得到很高的分辨率。而且這些配體還具有結構穩定、偶聯率高、吸附容量高、易于洗脫、價格便宜等優點,所以在實驗中得到了廣泛的應用。
配體與基質的偶聯
除了前面已經介紹了基質的一些活化基團外,通過對活化基質的進一步處理,還可以得到更多種類的活性基團。這些活性基團可以在較溫和的條件下與含氨基、羧基醛基、酮基、羥基、硫醇基等多種配體反應,使配體偶聯在基質上。另外通過碳二亞胺、戊二醛等雙功能試劑的作用也可以使配體與基質偶聯。以上這些方法使得幾乎任何一種配體都可以找到適當的方法與基質偶聯。關于配體和基質偶聯的具體實驗操作可以參閱本書后面的實驗部分或相應的參考文獻。
配體和基質偶聯完畢后,必須要反復洗滌,以去除未偶聯的配體。另外要用適當的方法封閉基質中未偶聯上配體的活性基團,也就是使基質失活,以免影響后面的親和層析分離。例如對于能結合氨基的活性基團,常用的方法是用2-乙醇胺、氨基乙烷等小分子處理。
配體與基質偶聯后,通常要測定配體的結合量以了解其與基質的偶聯情況,同時也可以推斷親和層析過程中對待分離的生物大分子吸附容量。配體結合量通常是用每毫升或每克基質結合的配體的量來表示。測定配體結合量的方法很多,下面簡單介紹幾種:
1.差量分析:根據加入配體的總量減去配體與基質偶聯后洗滌出來的量即可大致推算出配體的結合量。當配體可以用光譜法準確定量時,這種方法還是相當準確的。
2.直接光譜測量:對于能夠吸收250nm以上波長的配體,可以直接用光譜法測定與基質結合的配體的量。
3.凝膠溶解:通過適當的方法將凝膠溶解,如75 ?C下與酸或堿作用,而后直接用光譜法測量。
4.酸或酶的水解:用酸或酶作用,使得基質釋放出配體或配體的裂解物進行分析。
5.2,4,6-三硝基苯磺酸鈉(TNBS)分析:利用TNBS與未結合配體和結合某些配體的基質作用呈現不同的顏色,可以計算出配體結合量
6.元素分析:如果配體中含有某種特別的元素,通過元素分析就可以確定配體結合量。
7.放射性分析法:偶聯中加入一定量帶有同位素的配體,通過放射性分析確定配體結合量,這是一種非常靈敏的方法。
影響配體結合量的因素很多,包括基質和配體的性質、基質的活化方法及條件、基質和配體偶聯反應的條件等等。例如通常溴化氰活化的基質的活性基團比環氧基活化的基質多,配體結合量可能較大。在用溴化氰活化時,增加溴化氰的量及反應的pH,可以增加基質上活化基團的量,從而增大配體結合量。偶聯過程中增加配體的量及增大反應的pH,也可以增大配體結合量。實驗中通常希望配體結合量較高,但應注意增加配體結合量應根據實際情況,還要考慮到其它因素的影響。因為提高配體的結合量不等價于提高親和吸附劑的吸附容量,配體結合量只是影響親和吸附劑吸附容量的一個因素,還有很多因素,如基質、配體以及待分離物質本身的性質,配體在基質的結合情況以及后面要介紹的實驗操作條件等都可能對親和吸附劑的吸附容量產生很大的影響。例如增大配體的結合量通常可以增加吸附容量,但有些增大配體結合量的條件可能會影響配體的結構,降低配體和待分離物質的親和力,這樣反而會降低親和吸附劑的吸附容量。實際影響親和吸附劑吸附容量的因素是非常復雜的,各種因素的影響都不是絕對的,要獲得較高的吸附容量往往要考慮很多因素,并通過實驗摸索來選擇合適的條件。
目前已有多種活化的基質以及偶聯各種配體的親和吸附劑制成商品出售,可以省去基質活化,配體偶聯等復雜的步驟。使用方便,效果好,但一般價格昂貴。
親和吸附劑的再生和保存
親和吸附劑的再生就是指使用過的親和吸附劑,通過適當的方法使去除吸附在其基質和配體(主要是配體)上結合的雜質,使親和吸附劑恢復親和吸附能力。一般情況下,使用過的親和層析柱,用大量的洗脫液或較高濃度的鹽溶液洗滌,再用平衡液重新平衡即可再次使用。但在一些情況下,尤其是當待分離樣品組分比較復雜的時候,親和吸附劑可能會產生較嚴重的不可逆吸附,使親和吸附劑的吸附效率明顯下降。這時需要使用一些比較強烈的處理手段,使用高濃度的鹽溶液、尿素等變性劑或加入適當的非專一性蛋白酶。但如果配體是蛋白質等一些易于變性的物質,則應注意處理時不能改變配體的活性。
親和吸附劑的保存一般是加入0.01%的疊氮化鈉,4℃下保存。也可以加入0.5%的醋酸洗必泰或0.05%的苯甲酸。應注意不要使親和吸附劑冰凍。