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  • 發布時間:2020-08-17 10:37 原文鏈接: 羥基磷灰石柱用于蛋白質層析實驗(一)

    一、機制

    從 1971 年(Bernardi,1971;Gorbunoff,1990) 就已經幵始定期發表關于 HA 對蛋白質吸附與解吸附的綜述。最近的一篇文獻 (Kandorietal.,2004) 引用了較早闡述的機制,酸性蛋白質通過 C(鈣)-位點結合, 而堿性蛋白質通過 P(磷酸鹽)-位點結合。C-位點和 P-位點首先由 Kawasaki 等 (1986) 提出,隨后 Gagnon(1996)Xt 其進一步探討并強調了 C-位點在單克隆抗體純化中的重要性: 部分單克隆抗體的結合是通過鈣配位絡合物 (calciumcoordinationcomplexe) 與抗體中的羧基簇(carboxylcluster) 發生作用。HA-蛋白質間的相互作用可簡化為下述內容: 氨基可以吸附于 P-位點,但受到 C-位點的排斥; 對于羧基來說,情況相反且更復雜。盡管胺類可以結合于 P-位點,但是其羧基最初是通過靜電作用與 C-位點相互吸引的,與 C-位點的結合還涉及比陰離子交換更強的螯合配位鍵。

    例如,Kawasaki(1991) 所述,對于蛋白質和其他溶質與 C-位點的相互作用,磷酰基比羧基更強。

    Don 等 (2007) 進一步的研究工作圍繞骨-蛋白質間的相互作用展開,目的是研究蛋白質中凈電荷為 o 的一 OH 基和一 NH2 基與 HA 表面的機械作用。受控分子動力模擬表明,HA 表面與骨形態形成蛋白(bonemorphogeneticprotein)(用于骨形成的生長因子)的一 0 H 基和_NH2 基通過水橋 (water-bridged)H-鍵形成強相互作用。Shen 等 (2008) 用纖連蛋白片段(FN-DIlO) 證實了 Don 等的觀察結果。上述及一些類似研究均支持 C-位點和 P-位點模型。HA 表面已經分別建議用于組氨酸標記蛋白質 (如六聚組氨酸標記的蛋白質) 的純化, 以及富含組氨酸的免疫球蛋白 G(IgG) 的純化 (Ngetal.,2007)。在這種情況下,基于六聚組氨酸標記的和未標記的融合蛋白質的共洗脫,轉-組氨酸的相互作用會顯得很輕微。蛋白質吸附機制與 Gorbunoff(1990) 先前所述一致,引入水橋 H-鍵作用機制是對其進行了改進。

    如果上樣緩沖液中含有磷酸鹽,那么有些蛋白質將不會吸附于 HA。Ferguson 等 (1980) 提出,在這種情況下通常可以使用 Good’s 緩沖液。例如,Schirch 等 (1985) 純化的大腸桿菌表達的絲氨酸羥甲基轉移酶,首先通過陰離子交換獲得組分均一的樣品,再以 pH7.0,20 mmol/LJV,JV-2-(2-羥乙基)-2-氨基乙磺酸 (BES) 作為上樣緩沖液平衡 HA 層析柱,繼而采用較小的磷酸鹽梯度洗脫。

    通過逆轉 P-位點相互作用、C-位點相互作用的兩種形式和/或 H-鍵,可以實現蛋白質解吸附。線性和分步梯度的磷酸鹽緩沖液是最常用的解吸附試劑。另外,Freitag 和 Breier(1995) 提出蛋白質可通過它們所帶的凈正電荷與 HA 表面所帶凈負電荷間的靜電作用而固定在層析柱中, 但可以向磷酸鹽緩沖液中加人陰離子使蛋白質去吸附, 或加人陽離子通過它們所帶的凈負電荷與 HA 表面的凈正電荷相互作用而使那些固定的蛋白質解吸附。Gorbunoff(1984a;l984b) 及 Gorbunoff 和 Timasheff(1984) 發表的一系列文章已經討論了 Cr、F’ClOr、SCN-和磷酸鹽的作用。Schktterer 等 (2006) 采用氟化物離子將前列腺素 D 合酶從陶瓷化 HA 層析柱上解吸附。該酶來自于牛的腦脊髓液, 吸附后,以含有 NaF 的 10 mmol/LpH6.25 的磷酸鈉緩沖液進行一系列地解吸附。他們分別以 150~750 mmol/LNaF 和 375~750 mmol/LNaF 作為線性梯度。

    解吸附作用也明顯受緩沖液 PH 的影響。根據 Ogawa 和 Hiraide(1996) 的研究,在較低的磷酸鹽濃度條件下,PH 大于 7.0 時蛋白質的洗脫比 pH 小于 7.0 時更迅速,且 I 型和 n 型多孔陶瓷化 HA 的洗脫順序是相似的, 但是對于 I 型層析柱,蛋白質解吸附需要更強的磷酸鈉緩沖液。與此類似,在 pH 為 5.5~6.8 時,緩沖液的 pH 同樣會影響多孔陶瓷化氟磷灰石層析柱蛋白質的解吸附。表 24.1 比較了在上述范圍內,采用規格為 I-ICmX15 cm 的 I 型陶瓷化 HA 和陶瓷化氟磷灰石層析柱分離多種蛋白質的洗脫時間。該層析柱采用 pH10、0.2mol/L 磷酸鹽緩沖液灌裝,再以 pH5.5、pH6.OSpH6.8 的 5 mmol/L 的磷酸鈉緩沖液平衡。蛋白質的洗脫順序并不是僅僅取決于其 PI。根據 Gorbunoff(1984a;1984b) 的觀點,某些蛋白質的解吸附還取決于它們的結構及羧基的含量。


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