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蛋白質(zhì)和多肽反相HPLC分析和純化指南一——中國(guó)生物器材網(wǎng)

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放大字體  縮小字體    發(fā)布日期:2019-06-12  來(lái)源:儀器信息網(wǎng)  作者:Mr liao  瀏覽次數(shù):1048
引言反相HPLC已成為分離和分析蛋白質(zhì)和多肽的重要工具。
它在生物技術(shù)行業(yè)中被廣泛應(yīng)用于蛋白質(zhì)類治療產(chǎn)品的表征,以及這些產(chǎn)品和雜質(zhì)的鑒定。
在通過(guò)質(zhì)譜鑒定蛋白質(zhì)之前,反相HPLC在從消化后的蛋白質(zhì)組中分離多肽方面有著至關(guān)重要的作用。
它也被用于探索性研究中多種蛋白質(zhì)和多肽的純化,以及蛋白類治療藥物的大規(guī)模純化。
反相HPLC靈敏、通用性強(qiáng),還可與質(zhì)譜等技術(shù)結(jié)合使用,在蛋白質(zhì)研究中具有重要的地位。
此外,它還能夠分離結(jié)構(gòu)近乎相同的蛋白質(zhì),因而得到了廣泛的應(yīng)用。
正如牛、人和豬胰島素變異體的分離過(guò)程所示(圖1),反相HPLC能夠分離非常相似的蛋白質(zhì)。
牛胰島素和人胰島素僅有三個(gè)氨基酸的差別,也能夠被完全分離開(kāi)來(lái)。
牛胰島素在胰島素 a 鏈的第8位為丙氨酸,第10位為纈氨酸, b 鏈的第30位為丙氨酸。
而人胰島素在胰島素 a 鏈的第8位為蘇氨酸,第10位為異亮氨酸, b 鏈的第30位為蘇氨酸。
圖1. 以RP-HPLC對(duì)緊密關(guān)聯(lián)的胰島素變異體進(jìn)行分離
色譜柱:ACE 5 C18,4.6 x 250mm
洗脫液:含有29.3 - 31.7% 乙腈的 0.1% 三氟乙酸溶液,以1.0毫升/分鐘的速率洗脫至少16分鐘
樣品:牛、人和豬胰島素
 
豬胰島素和人胰島素僅有一個(gè)氨基酸的差異(豬胰島素的 b 鏈第30位為丙氨酸,人胰島素該位置為蘇氨酸),在基線即已分離。
在另一個(gè)實(shí)例中,盡管兔胰島素和人胰島素僅有一個(gè)氨基酸的差異,即以蘇氨酸取代了絲氨酸,但也同樣得到了分離(參考文獻(xiàn)1)。
反相HPLC的高分離能力也被擴(kuò)展應(yīng)用到了多肽上。
在圖2中,兩種多肽盡管只有一個(gè)氨基酸的差異,即絲氨酸對(duì)蘇氨酸,但也得到了完全的分離。
這種高分離能力是反相HPLC在蛋白質(zhì)和多肽分離中得到廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)性因素。
 
圖2. 以RP-HPLC對(duì)緊密關(guān)聯(lián)的多肽進(jìn)行分離。僅有一個(gè)氨基酸不同的兩種十肽菌素,一種含絲氨酸,而另一種含蘇氨酸。
蛋白質(zhì)/多肽的保留機(jī)制
在反相HPLC中,顆粒表面是十分疏水的,因?yàn)槠浔砻嫱ㄟ^(guò)化學(xué)連接有羥基(圖3中的波浪形紅線)。
通過(guò)疏水表面對(duì)蛋白質(zhì)一面(被稱為 疏水性足 )的吸附,蛋白質(zhì)被保留下來(lái)(圖3)。
與疏水表面的厚度相比,蛋白質(zhì)要大得多,因此蛋白質(zhì)僅有一部分被疏水表面所吸附。
大部分蛋白質(zhì)位于表面上方并與流動(dòng)相接觸。
由這種疏水性吸附所導(dǎo)致的凈相互作用非常強(qiáng),會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)保持吸附在表面上(圖4A),直至接觸到特定濃度的有機(jī)溶劑,這時(shí)蛋白質(zhì)會(huì)從表面上解吸附并從色譜柱上洗脫(圖4B)。
在最初的吸附/解吸附之后,盡管蛋白質(zhì)在從色譜柱上移動(dòng)下來(lái)時(shí)仍會(huì)與表面產(chǎn)生一些相互作用,但卻是十分微弱的,對(duì)分離過(guò)程無(wú)影響。
分離是由單次吸附/解吸附過(guò)程完成的。
解吸蛋白質(zhì)所需要的有機(jī)改性劑的濃度十分精確,并與疏水足的大小呈函數(shù)關(guān)系。
詳情請(qǐng)參閱參考文獻(xiàn)3。
圖4. 進(jìn)入色譜柱的蛋白質(zhì)被吸附在柱頂端附近的疏水表面上(A)并且一直保持吸附,直至有機(jī)改性劑的濃度達(dá)到特定值,此時(shí)蛋白質(zhì)從表面解吸附(B)。

在反相HPLC中,吸附/解吸保留機(jī)制導(dǎo)致蛋白質(zhì)的保留行為與小分子不同。
小分子的保留行為隨著有機(jī)溶劑濃度的改變而緩慢改變時(shí)(圖5,聯(lián)苯),一旦有機(jī)溶劑的濃度達(dá)到所需要的值,蛋白質(zhì)的保留行為即發(fā)生突然改變,引起保留時(shí)間的快速變化(圖5,蛋白質(zhì))。
該過(guò)程產(chǎn)生的尖銳峰形常見(jiàn)于蛋白質(zhì)和多肽(圖6A)。
由于有機(jī)溶劑濃度的微小變化會(huì)引起的顯著的保留行為變化,等度洗脫很少被用于蛋白質(zhì)中,因?yàn)榉遄儗捔?,而有機(jī)溶劑的微小改變會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)保留行為的巨大變化(圖6B)。
圖5.有機(jī)溶劑濃度對(duì)應(yīng)的保留行為

圖6.
A. 梯度洗脫過(guò)程中多肽和蛋白質(zhì)洗脫出尖銳峰形。
B. 等度洗脫下,蛋白質(zhì)的峰形(本例中為溶菌酶)很寬,有機(jī)溶劑的微小改變都會(huì)引起保留時(shí)間的巨大變化。

 
 
關(guān)鍵詞: 蛋白質(zhì) 疏水 解吸 吸附 保留
 
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