蛋白质组学

蛋白分离纯化方法之疏水相互作用层析法

由于在自然界生命活动中起重要作用的蛋白质在机体细胞内的浓度比较低,并且存在于细胞的各个机构中的蛋白质几乎都是以复杂的混合形式存在的。为了在不破坏蛋白质的空间结构及一级结构,和不影响其生理功能的情况下,把蛋白质分离、纯化出来,需要使用一些技术,如重组蛋白纯化技术。疏水相互作用层析法是蛋白分离纯化的一种方法。

制备高纯度的药用蛋白,必须依靠先进的分离技术,层析技术具有分离效率高、条件温和、选择性强、操作方便等优点,是生物大分子分离纯化最有效的手段之一。蛋白质具有蛋白表面疏水性的特性,蛋白表面疏水性对于维持蛋白质的稳定构象及生物活性有着重要作用,同时又是疏水作用为主的层析分离蛋白质方法的重要依据。疏水相互作用层析法,可以根据生物分子的疏水性强弱差异而实现分离纯化,己经被广泛地用于重组蛋白分离和重组蛋白纯化等。

疏水相互作用层析法(HIC法)的进行重组蛋白纯化的机理如下:生物分子表面的疏水基团在高盐浓度下逐渐暴露,通过疏水相互作用与介质的疏水配基结合;盐浓度下降,分子表面水化程度增加,导致疏水相互作用减弱,从而实现洗脱。

在蛋白质的整体结构中,疏水性氨基酸残基往往存在于蛋白质的内部,少数的也出现在蛋白质的表面,而疏水相互作用层析是根据蛋白质亲水疏水的性质进行分离的。高浓度盐的水溶液中蛋白在柱上保留,在低盐或水溶液中蛋白从柱上被洗脱,因此特别适用于浓硫酸铵溶
液沉淀分离后的母液以及该沉淀用盐溶解后含有目标产品的溶液直接加样到柱上,也适用7 mol/L 盐酸胍或8mol/L 脲的大肠杆菌治疗蛋白提取液直接加样到柱上,在分离的同时也对其进行了复性。疏水层析具有较少使多肽变性的特点。美迪西提供重组蛋白纯化服务,可以为客户在蛋白表达纯化方面提供多种选择,包括从方案设计、基因优化、表达条件优化到纯化的技术体系,以提高客户的目的蛋白表达水平。

不同类型盐离子与蛋白质作用时释放水分子的情况不同,不同盐类在疏水层析中增强蛋白疏水作用的强弱顺序:Na2S04>K2S04>(NH4)2S04>Na2HP04>NaCI>NH4CI>NaBr>NaSCN。疏水相互作用是疏水相互作用层析法(HIC法)分离的理论基础,蛋白质的表面疏水性大小决定了疏水层析过程蛋白质的保留行为,因此通过分析蛋白质在HIC柱上的容量因子,还可以间接反映蛋白质的表面疏水性强弱。

如有研究者采用疏水相互作用层析分离重组人干扰素α2b,去除干扰素样品中的二聚体,得到高纯度的干扰素用于进一步的研究[1]。首先采用阳离子交换层析纯化复性重组人干扰素α2b,去除了大部分的杂蛋白,然后采用疏水相互作用层析纯化重组人干扰素α2b,去除复性过程中产生的错误折叠体和二聚体,并考察盐浓度、pH值、流速和洗脱液中尿素对疏水相互作用层析纯化效果的影响。该研究者确定了疏水层析纯化重组人干扰素α2b的最优条件,成功提取到具有高活性、高纯度的重组人干扰素α2b纯品。

疏水相互作用层析法虽然在蛋白分离和蛋白纯化上具有一定的作用,但是同时也存在一些不足之处。随着科学技术的发展,目前对于对蛋白质的研究也是日益深入。当研究某一种蛋白质的功能,需要进行重组蛋白纯化时,应在了解目的蛋白质的理化性质的基础上,根据不同分离技术的优缺点相结合使用最佳的分离工艺以便得到浓度高、纯度高的物质,进而得到较好的效果。

[1] 疏水相互作用层析分离重组人干扰素α2b[J].

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