古老的真言:经典永远不会消逝,只会随着时间越来越成熟。
生物通报道:从个人学术性实验室到大型的医药制造企业,小型或者大规模
的蛋白纯化通常都需要几种类型的液相色谱仪。这些相关的大部分技术已应用了多年,但是新型柱料的发展为这些利用蛋白物理和化学特性进行分离的,经过时间考验的方法注入了新的力量。其中最值得提到的就是凝胶过滤层析技术(gel filtration,GF),离子交换层析技术(ion exchange,IEX),羟基磷灰石层析(hydroxyapatite,HAP)和疏水作用层析(hydrophobic interaction,HI),以及亲和层析和高效液相色谱方法(high-performance liquid chromatography,HPLC)。
对于一个初接触蛋白纯化的新手而言,从哪儿下手也许是令人头疼的一件事,但是幸运的是目前这些流程都已经逐步系统化了。原Amersham Biosciences的技术顾问Andrew Mitchell解释道,通常利用液相色谱技术进行蛋白纯化有三步:
捕获——从细胞其它成份,比如DNA和RNA中分离需要的蛋白;
区分——从与目的蛋白具有相近的大小,或者相似的物理/化学特征的污染物中分离蛋白;
修饰——使分离得到的样品处于可使用状态。
这每一个纯化的步骤都有特定的色谱层析技术和最佳的beads大小。
第一步捕获步骤,也就是从细胞裂解物粗成份中分离蛋白,这需要一个具有高容量和高流量(flow rate)的填料。bead大小比较大,范围比较宽(比较于bead大小平均值)的“fast flow”填料比较理想,这种填料也有利于防止目标蛋白被水解——因为速度比较快。
第二步则对分辨率要求更高,需要更好的从混合物中分离需要的成份。通常bead的大小与分辨率成反比,因此在这一部中比较小的bead比较合适。吸附性的技术,比如离子交换IEX和疏水作用HI通常被用在纯化的这前两个步骤,而凝胶过滤则会留到了最后的修饰那一步,用于小体积,高浓度的样品。另外要注意,进行凝胶过滤层析时,样品的体积应该保持在柱床体积的1%到4%。
选择柱料的时候有两个因素要考虑到,针对目的蛋白的选择性和有效性——这些可以由洗脱峰的宽度来说明。其中选择性主要是指填料与目的蛋白相互作用以及结合的能力,IEX和HI层析方法就是指目标分子与筛分介质之间的相互作用,而GF的选择性依赖于填料的分馏范围(fractionation range)。
柱料的有效性则是指层析介质洗脱样品得到显著层析峰的能力,Mitchell表示,“如果你的峰值不集中,比较宽,那么即使是选择性很好,分辨率仍然会被消弱”。bead越大,洗脱峰就越不集中,柱子的有效性就越低。纯化洗脱相近的蛋白需要高效性,高选择性和高效性的结合就会得到高分辨率。
(生物通:张迪)
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