只有一个哺乳动物细胞由许多不同的蛋白质的组合组成,通常在不同浓度的数千度。在单个样品微量的微量体积内的蛋白质类型的种类和幅度存在大量挑战,用于纯化和分离这些大分子。
从组织和不需要的蛋白质中分离所需的蛋白质是非常劳动密集型的,然而蛋白质纯度是下游应用成功的关键部分。由劣质蛋白质样品引起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,必须花时间控制和评估蛋白质的纯度。
评估蛋白质纯度的方法有很多种。在本文中,我们将概述8种最常见的方法。
一般定量:紫外-可见,Bradford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量化。尽管Bradford测定和UV-Vis分光光度法是高通量,并且在全球大多数生物化学实验室中使用,与酶活性测定相比,它们是相对基本的。这是因为UV-Vis和Bradford测定结果在样品内的总蛋白质上或者不仅仅是感兴趣的蛋白质。相反,活性测定是目标特异性的,并且具有测量纯化样品中活性蛋白质的级分的额外益处。然而,并非所有蛋白质都可以用活性测定量化。[1]
尺寸分析:电泳(本机/变性页面)
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,它可以提供目标蛋白大小和其他蛋白质杂质存在的大致情况。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,是最常用的分离蛋白质和确定其分子量的实验室技术的关键元素:聚丙烯酰胺凝胶电泳。当存在SDS时,蛋白质在水的沸点会在微秒内自动展开。单个SDS分子的特定相互作用改变了蛋白质的二级结构,允许基于大小的下游分离。[2]
分析高效液相色谱法
可以采用高效液相色谱(HPLC)系统来分析液体蛋白质混合物的纯度。正常相和反相HPLC是两种最常用的色谱分离技术。正常相采用极性固定相和非极性流动相对于分离混合物的组分。反相HPLC采用相对相位色谱相对的极性的相。将样品液与流动相结合并通过容纳固定相的柱进行。蛋白质在样品中具有固定相的相互作用导致基于极性分离,并且足以敏感以唯一地识别仅由少数氨基酸不同的蛋白质。HPLC还允许特异性鉴定和准确定量蛋白质杂质。[3]
尺寸分析:质谱
质谱是一种用于检测蛋白质纯度的强有力的分析技术,可以准确和精确地检测翻译后修饰。质谱分析的工作原理是电离蛋白质或肽,并通过质量和电荷将其分离,将离子加速到探测器上,为每个蛋白质/蛋白质片段形成独特的光谱。质谱仪中发生变性的一个缺点是,这项技术不能用来确定样品中的蛋白质是否完整。
疏水相互作用色谱(HIC)
HIC通过利用HIC培养基的蛋白质和疏水表面之间的可逆相互作用来将蛋白质分离在其表面疏水性的表面疏水性中。HIC还具有避免使用有机溶剂的益处,这通常可以变性蛋白质样品。疏水性蛋白质和HIC培养基的相互作用基本上受到在运行缓冲液中的特异性盐的影响。在脱落盐浓度的同时,高盐浓度强化相互作用导致基于疏水性的分离和洗脱[4].
均匀性:动态光散射
如果上述方法显示蛋白质纯度,则必须检查其在样品中的分散程度。动态光散射利用偏振光测量蛋白质样品的衍射水平;这是在样品通过仪器时,由于溶液中粒子的流体动力半径的影响而发生的散射。
这是一个简单的方法,提供了很好的定性信息,尽管它不能提供蛋白质样品大小分布的全面图像,因为检测器可能会被淹没。[5]
微流控扩散上浆
流体检测是基于大小和浓度来测量蛋白质纯度的一种简单方法。MDS使用微流控芯片使蛋白质样品通过一个带有辅助流体的通道,在没有混合的情况下以稳定的层流状态流动。要从一条流移动到另一条流,蛋白质必须扩散,而扩散的速率与它们的大小成正比,以水动力半径(Rh)。扩散和不使用的物种的比例用于计算该值。
由于蛋白质与基质之间没有相互作用,MDS不分享其他分离技术的缺陷。不幸的是,除非使用蛋白质特异性标记,否则该测定的特异性是有限的。
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[1]BitesizeBio。(2018)“评估蛋白质纯度和质量的五种方法”[在线]https://bitesizebio.com/41757/five-methods-for-assessing-pritein-purity-and-suquality/
[2]WinograDoff,D. John,S.和Ackimentimiev,A.(2020)“蛋白质通过SDS展开:显微镜机制和SDS-蛋白组件的性质”纳米级7; 12(9):5422-5434
[3]实验室比较“HPLC分析系统”[在线]https://www.labcompare.com/Laboratory-Analytical-Instruments/146-Analytical-HPLC-System/
[4]GE Healthcare。(2006)“疏水相互作用和反相色谱”乌普萨拉:GE Healthcare Bio-Sciences ab
[5]BitesizeBio。(2018)“评估蛋白质纯度和质量的五种方法”[在线]https://bitesizebio.com/41757/five-methods-for-assessing-pritein-purity-and-suquality/




