① 蛋白质药物的分离纯化方法
蛋白质组 蛋白质组(Proteome)的概念最先由Marc Wilkins提出,指由一个基因组(genOME),或一个细胞、组织表达的所有蛋白质(PROTein). 蛋白质组的概念与基因组的概念有许多差别,它随着组织、甚至环境状态的不同而改变. 在转录时,一个基因可以多种mRNA形式剪接,并且,同一蛋白可能以许多形式进行翻译后的修饰. 故一个蛋白质组不是一个基因组的直接产物,蛋白质组中蛋白质的数目有时可以超过基因组的数目. 蛋白质组学(Proteomics)处于早期“发育”状态,这个领域的专家否认它是单纯的方法学,就像基因组学一样,不是一个封闭的、概念化的稳定的知识体系,而是一个领域. 蛋白质组学集中于动态描述基因调节,对基因表达的蛋白质水平进行定量的测定,鉴定疾病、药物对生命过程的影响,以及解释基因表达调控的机制. 作为一门科学,蛋白质组研究并非从零开始,它是已有20多年历史的蛋白质(多肽)谱和基因产物图谱技术的一种延伸. 多肽图谱依靠双向电泳(Two-dimensional gel electrophoresis, 2-DE)和进一步的图象分析;而基因产物图谱依靠多种分离后的分析,如质谱技术、氨基酸组分分析等.
[编辑本段]蛋白质组学的研究内容
主要有两方面,一是结构蛋白质组学,二是功能蛋白质组学。其研究前沿大致分为三个方面:
① 针对有关基因组或转录组数据库的生物体或组织细胞,建立其蛋白质组或亚蛋白质组及其蛋白质组连锁群,即组成性蛋白质组学。
② 以重要生命过程或人类重大疾病为对象,进行重要生理病理体系或过程的局部蛋白质组或比较蛋白质组学。
③ 通过多种先进技术研究蛋白质之间的相互作用,绘制某个体系的蛋白,即相互作用蛋白质组学,又称为“细胞图谱”蛋白质组学。
此外,随着蛋白质组学研究的深入,又出现了一些新的研究方向,如亚细胞蛋白质组学、定量蛋白质组学等。
[编辑本段]蛋白质组学研究中的主要技术
1 双向凝胶电泳技术(2-DE)
双向凝胶电泳技术与质谱技术是目前应用最为广泛的研究蛋白质组学的方法。双向凝胶电泳技术利用蛋白质的等电点和分子量差别将各种蛋白质区分开来。虽然二维凝胶电泳难以辨别低丰度蛋白,对操作要求也较高,但其通量高、分辨率和重复性好以及可与质谱联用的特点,使其成为目前最流行、可靠的蛋白质组研究手段。双向凝胶电泳技术及质谱基础的蛋白质组学研究程序为样品制备→等电聚焦→聚丙烯酰胺凝胶电泳→凝胶染色→挖取感兴趣的蛋白质点→胶内酶切→质谱分析确定肽指纹图谱或部分氨基酸序列→利用数据库确定蛋白。蛋白质组研究要求有高分辨率的蛋白质分离及准确、灵敏的质谱鉴定技术。凝胶电泳中蛋白质的着色不仅影响蛋白质分离的分辨率,同时也影响后续的质谱鉴定。蛋白质的染色可分为有机试剂染色、银染、荧光染色及同位素显色四类。
Unlu 等提出了一种荧光差异显示双向电泳(F-2D-DIGE)的定量蛋白质组学分析方法。差异凝胶电泳(DIGE)是对2-DE 在技术上的改进,结合了多重荧光分析的方法,在同一块胶上共同分离多个分别由不同荧光标记的样品,并第一次引入了内标的概念。两种样品中的蛋白质采用不同的荧光标记后混合,进行2-DE,用来检测蛋白质在两种样品中表达情况,极大地提高了结果的准确性、可靠性和可重复性。在DIGE技术中,每个蛋白点都有它自己的内标,并且软件可全自动根据每个蛋白点的内标对其表达量进行校准,保证所检测到的蛋白丰度变化是真实的。DIGE 技术已经在各种样品中得到应用。
2 高效液相色谱技术(HPLC)
尽管二维凝胶电泳(2-DE)是目前常用的对全蛋白组的分析方法,但其存在分离能力有限、存在歧视效应、操作程序复杂等缺陷。对于分析动态范围大、低丰度以及疏水性蛋白质的研究往往很难得到满意的结果。Chong 等使用HPLC/ 质谱比较分析恶性肿瘤前和癌症两种蛋白质差异表达。利用HPLC 分离蛋白质,并用MALDI-TOF-MS 鉴定收集的组分,从而在两种细胞中的差异表达中对蛋白质进行定量分析。多维液相色谱作为一种新型分离技术,不存在相对分子质量和等电点的限制,通过不同模式的组合,消除了二维凝胶电泳的歧视效应,具有峰容量高、便于自动化等特点。二维离子交换- 反相色谱(2D-IEC-RPLC)是蛋白质组学研究中最常用的多维液相色谱分离系统。
② 凝胶过滤层析和离子交换层析分离蛋白质的原理有何不同
所有的层析在原理上都是相通的,区别在于流动相和层析剂之间的作用力的不同.
离子交换是利用蛋白质表面的电荷与层析剂上的离子基团的静电作用.
凝胶过滤层析利用了凝胶的多孔性,根据溶剂分子的大小进行分离.
③ 为什么说离子交换色谱法是分离蛋白质的最佳方法
它是根据蛋白质的组成物质氨基酸的物理性质(基于氨基酸电荷行为)为分离基础的方法。相对透析和超过滤及凝胶过滤来说,可以针对多种蛋白质中的某一种(前提是知道蛋白质的氨基酸组成及其离子交换树脂的亲和度及洗脱强度)进行分离。(而透析和超过滤还有凝胶过滤方法更大的取决于相对分子质量及其结构 分离出的单一蛋白质纯度相对要低 并且凝胶过滤要求凝胶对要求组分不能有吸附作用 适用性较低 ) 相对盐溶和盐析来说,分离单一蛋白质的纯度要高,且更好的保留其天然理化性(盐溶要求蛋白质分子吸附某一盐离子从而改变其溶解性 但有些蛋白质吸附某些盐离子后其蛋白质构象及理化性会发生改变)。 相对有机溶剂分级分离法,更好的保留其天然理化性(有机溶剂分类法易造成蛋白质不可逆变形 且适用范围窄) 相对凝胶电泳和等电聚焦来说 更易于实现大量制备分离 且不改变蛋白质结构和功能(电泳会影响蛋白质结构 且操作繁琐 成本高) 相对亲和层析来说 它更加易于实现且成本低廉效果也不错(亲和层析需要制备其配体并与载体交联 因而制备难且成本较高)
PS: 最好的分离方法不是例子交换色谱法 而是高效液相色谱法 相对离子交换色谱来说有着更高的效率、更高的分辨率和过柱速度
④ 凝胶过滤层析和离子交换层析分离蛋白质的原理有何不同
所有的层析在原理上都是相通的,区别在于流动相和层析剂之间的作用力的不同。
离子交换是利用蛋白质表面的电荷与层析剂上的离子基团的静电作用。
凝胶过滤层析利用了凝胶的多孔性,根据溶剂分子的大小进行分离。
⑤ 离子交换层析可用于哪些种类蛋白质的分离
离子交换层析是利用蛋白质在不同PH带不同种电荷的方法,利用离子交换的方法分离专蛋白的。
离子交换属内的介质一般是树脂,阳离子交换型的,使用前树脂先用碱处理成钠型,将氨基酸混合液(pH=2-3)上柱,pH=2-3时,氨基酸主要以阳离子形式存在,与树脂上的钠离子发生交换而被“挂”在树脂上,再用洗脱剂洗脱。不同的氨基酸(带的电荷不同)与树脂的亲和力不同,要将其分离洗脱下来,需要降低它们之间的亲和力,方法是逐步提高洗脱剂的pH和盐浓度,这样各种氨基酸将以不同的速度被洗脱下来,反之亦然。
不同反荷离子与树脂亲和力是不同的,其强弱关系为阳性竞争离子:Ag+〉CS+〉K+〉NH4+〉Na+〉H+〉Li+ 阴性竞争离子:I->NO3->(PO4)3->CN-〉HSO3-〉Mg2+〉HCO3-〉HCOO-〉CH3COO-〉OH-〉F- 如果某种离子溶液洗脱效果不好,可用另一种亲和力强的离子代替之,等电点>7选择阳离子交换树脂,等电点<7选择阴离子交换树脂。
⑥ 怎样利用离子交换柱层析法分离不同的蛋白质
离子交换柱层析法的核心在于不同的蛋白质的等电点不同
所以说,利用离子交换柱层析法分离不同的蛋白质其实就是利用不同蛋白质不同的等电点来分离。比如目的蛋白等电点是5,那么在环境pH为8.0的情况下,目的蛋白可以结合阴离子交换层析,而杂蛋白可能不能结合或者结合能力比目的蛋白弱。通过不同的盐浓度的洗脱让结合能力不同的蛋白在不同的组分被洗脱出来,最终完成对目的蛋白和杂蛋白的分离。
⑦ 设计一种利用离子交换剂的方法分离蛋白质混合液的方案
选用纤维素离抄子交换剂。因为蛋白质袭不能扩散到树脂的链状结构中,而纤维素离子交换剂交换容量大。选用ph为5.0的磷酸盐缓冲溶液和强酸型阳离子交换剂如SE-纤维素。装柱氢氧化钠处理,0.1mol/L起始缓冲液平衡,上样,吸附目标蛋白,0.15mol/L缓冲液洗脱,之后再选用ph6.5,8.0的缓冲液梯度洗脱。
等电点=4.0的蛋白质在5.0缓冲液中带负电,不能被吸附,直接分离。随后6.0的蛋白质被洗脱出来。再用ph6.5,8.0的缓冲液梯度洗脱。