蛋白质、多肽液相色谱纯化方法简介!
1、纯化的一般目标和方法
首先,自然来源或者重组表达的蛋白质经过一些粗提的步骤(例如:匀浆、离心、硫酸铵沉淀等)成为稳定的可以用于色谱分离的样品。
然后进行捕获色谱(capture chromatography),主要目标是浓缩和去除大量的容易去除的杂质,此步关心的是流速和载量,常采用高载量、快流速凝胶。
经过浓缩的部分纯化的样品进行中级色谱(intermediate chromatography),目的是去除较难去除的杂质,此步关心的是分辨率,常采用高分辨率的细颗粒凝胶。
后为了得到符合要求的终产品,去除残存的杂质以及目的蛋白的多聚物或者降解片断,进行精制色谱(polishing chromatography),常采用具有高分辨率的凝胶过滤凝胶进行凝胶过滤色谱。
2、纯化前的准备工作
(1)样品稳定性试验a、测定样品在pH 2-9的稳定性;b、测定样品在0-4 mol/L NaCl及0-2 mol/L 硫酸铵中的稳定性;c、测定样品在0-50%乙醇、甲醇中的稳定性;d、测定样品在4-40℃的稳定性;e、室温下静置过夜,测定对蛋白水解酶的稳定性。
(2)样品预处理a、去除样品中颗粒物(0.45-0.22微米膜过滤或者10000 g离心15分钟)
b、去除样品中脂类( 10000 g离心15分钟或有机溶剂抽提)
c、去除样品中核酸(加入核酸酶消化或者使核酸沉淀)
d、抑制样品中蛋白水解酶(加入蛋白酶抑制剂、低温下快速第1步分离或在蛋白酶缺陷宿主中表达重组蛋白)
(3)样品的保存条件:短期储存(小于24小时)
a、避免接近或超过样品的稳定极限防止蛋白质变性或沉淀b、在密闭容器中冰箱冷藏较长期储存(数天)
a、b、同上c、加入适当的抑菌剂长期储存a、同上b、冰冻或者hao冻干(真空冷冻干燥)保存。
3、对每一纯化步骤的评价相关方法的建立
a、目的蛋白含量测定酶活性测定、生物活性测定、放射免疫、酶联免疫、免疫电泳、荧光。
b、总蛋白含量测定紫外吸收法、Lowry法、Bradford染料结合法(考马斯亮兰G-250)等。
c、样品复杂度检测HPLC(离子交换、凝胶过滤、反相)、SDS-PAGE、等电聚焦、毛细管电泳(CE)。
4、蛋白质的来源
(1)天然蛋白: 天然产物中的目的蛋白一般含量很少而且组分极复杂,在分离过程中须采用多步骤才能去除各种杂质,并应在整个过程中降低蛋白水解酶的活性。
(2)重组蛋白: 重组蛋白则目标蛋白的丰度较高。重组蛋白主要有三种表达定位:
a、细胞质:在种情况下,必须破坏细胞结构才能得到目的蛋白质,同时伴随着大量核酸和其它上千种宿主蛋白质的释放;在表达量较高的条件下,一般形成包涵体,包涵体含有过表达目的蛋白,且容易通过高速离心分离,但是包涵体的溶解与复性是较复杂的。
b、外周质: 表达的蛋白质存在于细菌内膜与外膜之间,这样目的蛋白可以较少地受到蛋白酶的作用并减少了宿主蛋白的污染。
c、分泌到培养基:这种表达一般蛋白质浓度较低,主要受到培养基中的污染。
高效液相色谱仪高压输液系统由贮液器、高压输液泵、过滤器、脱气装置和梯度洗脱装置等组成。
一、贮液器:
贮液器用来提供足够数量的符合要求的流动相,以完成分析工作。所有溶剂在放入贮液罐前必须经过0.45um滤膜过滤,除去溶剂中的机械杂质,以防输液管道和进样阀产生阻塞现象。
1、对贮液器的要求:
(1)必须有足够的容积,以备重复分析时保证供液。
(2)脱气方便。
(3)能耐一定的压力。
(4)所选用的材质对所使用的溶剂都是惰性的。
2、贮液器材质:
一般采用不锈钢、玻璃、聚四氟乙稀、特种塑料聚醚醚酮(PEEK)衬里为材料。
3、贮液器容积:
一般为0.5~2L为宜。
二、高压输液泵:
1、类型:
有恒流泵和恒压泵。
2、发展趋势:
(1)高效:填料颗粒小,分离效率高,柱压降大,泵工作压力大。
(2)分析时间短:流速更快,柱压降大。
(3)减少洗脱液用量。
(4)多元洗脱。
三、过滤器:
在高压输液泵的进口及它的出口与进样阀之间应设置过滤器。高压输液泵的活塞和进样阀阀芯的机械加工精密度非常高,微小的机械杂质进入流动相,会导致上述部件的损坏。同时,机械杂质在柱头上的积累会造成柱压升高,使色谱柱不能正常工作。常见的过滤器有溶剂过滤器和管道过滤器。
过滤器的滤芯采用不锈钢烧材料,孔径为2~3um,耐有机溶剂的侵蚀。若发现过滤器堵塞(发生流量减小现象),可将其浸入稀HNO3溶液中,在超声波清洗器中用超声波振荡10~15min,即可将堵塞的固体杂质洗出。若清洗后仍不能达到要求,则应更换滤芯。
四、脱气装置:
所有溶剂在使用前必须脱气。因为色谱柱是带压力操作的,而检测器是在常压下工作。若流动相中所含的空气不除去,则流动相通过色谱柱时其中的气泡受到压力而压缩,流出色谱柱后到检测器时因常压而将气泡释放出来,造成检测器噪声增大,使基线不稳,仪器不能正常工作。这在梯度洗脱时尤其突出。
脱气装置有离线超声波振荡脱气、在线惰性气体鼓泡吹扫脱气和在线真空脱气等装置。
五、梯度洗脱装置:
分低压梯度和高压梯度。