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蛋白质在溶液中的尺寸有多大?

已有 39443 次阅读 2012-11-7 15:01 |个人分类:科研笔记|系统分类:科研笔记| 蛋白质, 蛋白酶, 水力学, SIGMA

最近在修改一篇论文,需要几个蛋白质的水力学尺寸(Hydrodynamic diameter),从文献中找到一些数据,但是发现文献之间的尺寸不统一,也没有给出测试条件,有一篇文献需要水力学尺寸,引用的却是蛋白质的晶体结构尺寸。而在网上论坛,甚至有人说溶于水的蛋白质和溶液性质一样,不可能得到水力学尺寸的数据。为了得到比较可靠的数据,也为了方便后人参考,于是准备自己动手测一下。

我使用的蛋白质有四种,分别为BSA(牛血清蛋白,来之百灵威,批次为Lot L230L05),BLG(beta乳球蛋白,来之Sigma,批次为Lot 019K7355),Papain(木瓜蛋白酶,来之Sigma,批次为Lot 110M7017V),Amyloglucosidase(淀粉葡糖苷酶,来之Sigma,批次为Lot 0001417720)。
实验步骤为:称取蛋白质约2 mg,加入1.95 mL纯水,再加入50 μL, pH 7.4, 200 mM的磷酸盐缓冲液。最后得到2 mL, 1mg/mL, 盐浓度5 mM, pH值为7.4的蛋白质水溶液。室温放置8小时后,取蛋白质溶液1 mL,利用马尔文公司的Zetasizer测试蛋白质溶液的粒径。
得到的强度分布(Intensity weighting)结果如图1所示:
可以看到,蛋白质在溶液中有部分团聚现象发生,而团聚对强度分布的影响很大。不同蛋白质团聚的程度也不一样。经验表明对小粒子测试粒径的时候,即使使用过滤头过滤,得到的粒径强度分布往往还是有团聚的现象。图2显示的相关系数也表明不同蛋白质的团聚程度:
papain的相关系数曲线转折点靠后,团聚程度最大,BLG其次,而BSA和Amyloglucosidase的团聚程度最小。
为了消除大粒径团聚体对粒径测试的影响,我们可以参考体积分布(Volume weighting/Mass weighting)的结果。因为团聚体占的体积分数一般不大,粒径显示的是大部分不团聚的蛋白质尺寸,其结果如图3所示:
参考蛋白质的分子量、三级结构以及文献的数据,表明体积分布的尺寸接近于蛋白质单分散的尺寸,于是结果便得到了。另外,从Zetasizer还可以得到Z均的数据,但是由于部分团聚体的存在导致PDI的增大,其参考价值不大。光散射强度也在一定程度上表明不同蛋白质团聚程度的大小,详细结果见表1:
注:论文已发表,请参见:Biomacromolecules, 2013, 14(3): 818


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