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1、第二章 蛋白质结构分析,第1页,共28页。,第一节 蛋白质样品的准备,进行结构分析的蛋白质样品,一般要求纯度95。这样的样品,通常是用色谱和电泳精制过的。一、SDSPAGE纯化的样品 从SDS-PAGE上分离的蛋白质必需经过特殊处理,使SDS浓度低于0.0005,否则SDS会影响到胰蛋白酶的酶解,也会大大降低HPLC分肽时的分辨率。有报道指出,在2molL尿素存在下,用胰蛋白酶消化蛋白质时,如果SDS浓度0.05,则完全阻止了胰蛋白酶和内肽酶Lys-C的作用。 虽然有报道用HPLC或用盐酸胍沉淀除去SDS,但不易掌握,尤其是共价结合到蛋白质分子上的SDS分子更难除去。 在SDS-PAGE后,采
2、用电印迹(blotting)到PVDF膜上,也是常用的方法,因为PVDF膜结合蛋白质能力的专一性远远超过其结合盐、氨基酸和去垢剂,因此,蛋白质能和这些“污染物”分开。经过这样处理后,能用于BrCN化学裂解或酶解。,第2页,共28页。,二、HPLC纯化的样品 如果样品是用反相HPLC纯化的,因为流动相是挥发性溶剂,它们在真空离心干燥或冻干样品时除去;如果蛋白质是用离子交换HPLC或疏水HPLC或凝胶过滤HPLC精制的,则样品要进行脱盐。 脱盐或稀蛋白溶液的浓缩可用0.1三氟乙酸(TFA)乙腈(ACN)系统的短柱反相HPLC;也可采用一次性的Sek-Pak,因为蛋白质是水溶性的,所以先用能与水互溶
3、的甲醇或乙腈(2ml)润之,再用5ml纯水洗涤;然后样品液体通过Sep-Pak柱时,蛋白质保留在柱上,小分子的盐类流过柱体,用水溶液充分洗涤后,最后用甲醇或乙腈抽提蛋白质。 小的超滤装置对浓缩蛋白质也是有效的。此外,有机溶剂或TCA沉淀也可以考虑。三、蛋白质样品中的二硫键和巯基(一SH) 当蛋白质样品纯度达到要求,盐和小分子也除得比较“干净”,在进行酶解前,还要转变半胱氨酸残基成其他的稳定的衍生物。因为半胱氨酸的巯基在分肽过程中易自动氧化成各种产物,包括形成无序的二硫键,因此需要将半胱氨酸残基先转变成稳定的衍生物。 常用有碘代乙酸烷化,因为这个反应是快速和专一的;同时这类试剂保存在暗处是很稳定
4、的。而且,这类试剂的矫作物(artifact)容易得到放射性标记物。蛋白质或肽在导入带电荷基团后也增加了其在水溶液中的溶解度。胱氨酸也可在还原后再修饰。,第3页,共28页。,1还原和羧甲基化 将1 20mg蛋白质溶解在含6mol/L盐酸胍的0.1mol/LTris-1mmol/LEDTA的缓冲液中,pH8.3,加DTT至2mmol/L或再多一些(过量于存在于蛋白质中的二硫键),通氮气,然后迅速封闭,37反应1h,再加入50mmol/L的碘代乙酸(已用NaOH中和),其量为1.1倍(分子比)过量于溶液中的巯基数(蛋白质中的一SH和DTT中的一SH总和),典型为4.55mmol/L,再次充氮气,于
5、暗处37保温1h。加2巯基乙醇至最后浓度1(V/V)结束反应,然后对50mmol/LNH4HC03,含0.01硫二甘醇(thiodiglyc01)充分透析,冻干。 注意:碘代乙酸必须是无色的,如果有碘存在,呈淡黄色,会引起巯基迅速氧化,阻碍了烷化反应,而且可能有副反应,使色氨酸修饰。 碘代乙酰胺(iodoacetamide)也常代替碘代乙酸用于半胱氨酸残基的烷化。这常用于避免牛胱氨酸被导入负电荷,而用中性的碘代乙酰胺。另一种情况是变性剂不用盐酸胍,而用SDS,这时如果用碘代乙酸,反应往往进行得很慢,而且不完全,这是因为碘代乙酸的负电荷和蛋白质SDS胶束(微团)上的负电荷相互排斥。 2还原和吡啶
6、乙烯化 用4乙烯吡啶(4-vinylpyridine)处理同上,通氮气保温过夜。,第4页,共28页。,第二节 蛋白质的化学裂解 裂解于甲硫氨酸(Met) 溴化氰(BrCN)是首选的化学试剂,专一裂解在甲硫氨酸的羧基端,对多数蛋白质裂解效率为90以上。BrCN在酸性条件下,裂解在甲硫氨酸的C端肽键上,将甲硫氨酸转化成高丝氨酸()(homoserine)和高丝氨酸内酯(I)(homoserinelactone)的混合物,它们之间也能相互转化,如图2.1所示。,第5页,共28页。,对Met-Thr、Met-Ser键,则常常是低产率的,可能是羟基产生下面的一系列反应(和),最后形成高丝氨酸残基(V),而未裂解此肽键,如图2.2所示。Met-Cys键也不易裂解。,第6页,共28页。,典型的反应常常在20、70甲酸(V/V)中进行24h,副反应是部分Asp-Pro键会断裂,一些酰胺基团会部分丢失,部分Asn-Gly会产生重排或环化,有时Trp会氧化。 操作:蛋白质先用5巯基乙醇在pH 8.0室温下处理24h,加色胺(tryptamine)或色氨酸(以每分子甲硫氨酸加5分子色胺或色氨酸计算)以防止色