只有一个哺乳动物细胞是由许多不同的蛋白质组合而成的,通常有数千种不同浓度的蛋白质。单个样品微体积内蛋白质类型的多样性和数量对这些大分子的纯化和分离提出了重大挑战。
从组织中分离需要的蛋白质和不需要的蛋白质是非常费力的,但是蛋白质纯度是下游应用成功的关键部分。质量差的蛋白质样品所导致的常见问题包括错误折叠、不可逆聚集和降解。在开始昂贵或耗时的实验之前,有必要花时间控制和评估蛋白质纯度。
有许多方法来评估蛋白质纯度。在本文中,我们将列出八个最常见的问题。
一般定量:紫外-可见、布拉德福德和活性测定
测量蛋白质纯度的一种方法是通过浓度的一般定量。虽然Bradford法和UV-Vis分光光度法是高通量的,并在世界各地的大多数生物化学实验室中使用,但与酶活性测定相比,它们是相对基础的。这是因为UV-Vis和Bradford分析结果取决于样品中的总蛋白质,而不仅仅是感兴趣的蛋白质。相比之下,活性测定是靶标特异性的,并且具有测量纯化样品中活性蛋白的额外好处。然而,并不是所有的蛋白质都可以用活性测定来定量。[1]
尺寸分析:电泳(天然/变性PAGE)
与上述蛋白质纯度的一般定量方法一样,电泳被生物化学家广泛使用,可以提供目标蛋白的大小和其他蛋白质杂质的大致情况。被称为十二烷基硫酸钠(SDS)的洗涤剂对蛋白质结构有深刻的影响,是分离蛋白质并确定其分子量的最常用实验室技术的关键元素:聚丙烯酰胺凝胶电泳。当SDS存在时,在水的沸点,蛋白质会在几微秒内自发展开。个别SDS分子的特定相互作用改变了蛋白质的二级结构,允许根据大小进行下游分离。[2]
分析高效液相色谱法
高效液相色谱(HPLC)系统可以用于分析液体蛋白混合物的纯度。正相高效液相色谱和反相高效液相色谱是两种最常用的色谱分离技术。正相采用极性固定相和非极性流动相来分离混合物的组分。反相高效液相色谱法采用与正常相色谱法相反极性的相。将样品液体与流动相结合,并通过固定相所在的柱。样品中蛋白质与固定相的相互作用导致基于极性的分离,并且足够敏感,可以唯一地识别出仅由几个氨基酸不同的蛋白质。高效液相色谱还允许特定的鉴定和准确的蛋白质杂质定量。[3]
尺寸分析:质谱分析
质谱是一种用于检测蛋白质纯度的强有力的分析技术,可以准确、准确地检测翻译后修饰。质谱法的工作原理是将蛋白质或多肽电离,通过质量和电荷将它们分离,将离子加速放到检测器上,并为每个蛋白质/蛋白质片段形成一个独特的光谱。质谱仪变性的一个缺点是,这种技术不能用于确定样品中的蛋白质是否完整。
疏水相互作用色谱法
HIC通过蛋白质和HIC介质的疏水表面之间的可逆相互作用来区分蛋白质的表面疏水性。HIC还可以避免使用有机溶剂,因为有机溶剂通常会使蛋白质样品变性。疏水蛋白和HIC介质的相互作用实质上受到流动缓冲中的特定盐的影响。高盐浓度会增强相互作用,而降低盐浓度会导致疏水性分离和洗脱[4].
同质性:动态光散射
如果上述方法显示了蛋白质纯度,则必须检查其在样品中的分散情况。动态光散射利用偏振激光测量蛋白质样品的衍射水平;这是样品通过仪器时溶液中粒子的流体动力半径所产生的散射。
这是一种简单的方法,可以提供很好的定性信息,但它不能提供蛋白质样本中大小分布的全面图像,因为检测器可能会不知所措。[5]
微流控扩散定径(MDS)
流体测试是一种基于大小和浓度测量蛋白质纯度的简单选择。MDS使用微流控芯片使蛋白质样品通过一个通道,辅助流体处于稳定的层流状态,不发生混合。要从一股水流移动到另一股,蛋白质必须扩散,而扩散的速度与它们的大小成正比,以水动力半径(R)来衡量h).用扩散物与非扩散物的比值来计算这个值。
MDS不具有其他分离技术的缺陷,因为在蛋白质和基质之间没有相互作用。不幸的是,这种方法的特异性是有限的,除非使用蛋白质特异性标记。
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[1]Bitesizebio。(2018)“蛋白质纯度和质量的五种评估方法”[在线]https://bitesizebio.com/41757/five-methods-for-assessing-protein-purity-and-quality/
[2]Winogradoff, D. John, S.和Aksimentiev, A.(2020)“SDS的蛋白质展开:SDS-蛋白质组装的微观机制和性质”纳米级7、12 (9):5422 - 5434
[3]Labcompare“分析高效液相色谱系统”[在线]https://www.labcompare.com/Laboratory-Analytical-Instruments/146-Analytical-HPLC-System/
[4]通用电气医疗集团。(2006)“疏水相互作用和反相色谱”Uppsala: GE医疗保健生物科学AB
[5]Bitesizebio。(2018)“蛋白质纯度和质量的五种评估方法”[在线]https://bitesizebio.com/41757/five-methods-for-assessing-protein-purity-and-quality/




