一、菌體的裂解
1、怎樣裂解細(xì)菌?
細(xì)胞的破碎方法
1.高速組織搗碎:將材料配成稀糊狀液,放置于筒內(nèi)約1/3體積,蓋緊筒蓋,將調(diào)速器先撥至最慢處,開(kāi)動(dòng)開(kāi)關(guān)后,逐步加速至所需速度。此法適用于動(dòng)物內(nèi)臟組織、植物肉質(zhì)種子等。
2.玻璃勻漿器勻漿:先將剪碎的組織置于管中,再套入研桿來(lái)回研磨,上下移動(dòng),即可將細(xì)胞研碎,此法細(xì)胞破碎程度比高速組織搗碎機(jī)為高,適用于量少和動(dòng)物臟器組織。
3.超聲波處理法:用一定功率的超聲波處理細(xì)胞懸液,使細(xì)胞急劇震蕩破裂,此法多適用于微生物材料,用大腸桿菌制備各種酶,常選用50-100毫克菌體/毫升濃度,在1KG至10KG頻率下處理10-15分鐘,此法的缺點(diǎn)是在處理過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量的熱,應(yīng)采取相應(yīng)降溫措施,時(shí)間以及超聲間歇時(shí)間、超聲時(shí)間可以自己調(diào)整,超聲完全了菌液應(yīng)該變清亮,如果不放心可以在顯微鏡下觀察。對(duì)超聲波及熱敏感的蛋白和核酸應(yīng)慎用。
4.反復(fù)凍融法:將細(xì)胞在-20度以下冰凍,室溫融解,反復(fù)幾次,由于細(xì)胞內(nèi)冰粒形成和剩余細(xì)胞液的鹽濃度增高引起溶脹,使細(xì)胞結(jié)構(gòu)破碎。
5.化學(xué)處理法:有些動(dòng)物細(xì)胞,例如腫瘤細(xì)胞可采用十二烷基磺酸鈉(SDS)、去氧膽酸鈉等細(xì)胞膜破壞,細(xì)菌細(xì)胞壁較厚,可采用溶菌酶處理效果更好,我用的濃度一般為1mg/ml。
無(wú)論用哪一種方法破碎組織細(xì)胞,都會(huì)使細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)或核酸水解酶釋放到溶液中,使大分子生物降解,導(dǎo)致天然物質(zhì)量的減少,加入二異丙基氟磷酸(DFP)可以抑制或減慢自溶作用;加入碘乙酸可以抑制那些活性中心需要有疏基的蛋白水解酶的活性,加入苯甲磺酰氟化物(PMSF)也能清除蛋白水解酶活力,但不是全部,而且應(yīng)該在破碎的同時(shí)多加幾次;另外,還可通過(guò)選擇pH、溫度或離子強(qiáng)度等,使這些條件都要適合于目的物質(zhì)的提取。
這是標(biāo)準(zhǔn)配方:
裂解液:50mM Tris-HCl(pH8.5~9.0), 2mM EDTA, 100mM NaCl, 0.5% Triton X-100, 1mg/ml溶菌酶。(溶菌酶在這個(gè)pH范圍內(nèi)比較好發(fā)揮作用)
但我個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)是:如果你裂解細(xì)菌是為了提取蛋白的話,而且蛋白的分子量又小于20kd的話,盡量減少溶菌酶的用量,會(huì)引入溶菌酶這種雜蛋白.一般配60ml裂解液用藥匙匙柄盛一點(diǎn)就夠.判斷裂解好壞的標(biāo)準(zhǔn)是,溶液很粘.
protocol是10ml-50ml緩沖液(菌體洗滌液,裂解液等)/1g濕菌體.
如果只做一個(gè)鑒定,我覺(jué)得100-200ml菌就夠了.
但凡超聲,我都用60ml裂解液,因?yàn)槲覀兊某晝x(現(xiàn)代分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)錄象里的那種)很適合用100ml小燒杯,裝60ml裂解液,這樣能讓超聲頭離液面不高不低,不會(huì)冒泡泡,也不會(huì)灑出來(lái).菌多我就延長(zhǎng)超聲時(shí)間.
沉淀,也就是包涵體沉淀了,如果要上柱純化,一定要先用4M尿素洗滌一下再用8M尿素溶解.如果不上柱,只是跑跑電泳,可以直接用8M尿素溶解以后,離心取上清,加入適量體積的loading buffer.loading buffer對(duì)于包涵體的溶解能力是較弱的.
"取200微升菌液,離心后直接加上樣buffer,100度3分鐘后上樣,然后SDSPAGE. 這個(gè)方法到底能不能溶解細(xì)菌中的包涵體? "
而樓主的問(wèn)題,雖然loading buffer對(duì)于包涵體的溶解能力是較弱的,但是我覺(jué)得你的做法只是在鑒定有無(wú)表達(dá),用loading buffer是沒(méi)有問(wèn)題的.
2、表達(dá)重組蛋白時(shí),細(xì)菌裂解方法都有哪些?
在表達(dá)重組蛋白時(shí),誘導(dǎo)以后跑SDS-PAGE發(fā)現(xiàn)表達(dá)都很好,但是在裂解細(xì)胞時(shí)遇到問(wèn)題。總是不能徹底裂解細(xì)胞。
首先我采用超聲裂解,可是不管我如何超聲總有部分細(xì)菌沒(méi)有裂解。
我的超聲條件如下:寧波新芝超聲細(xì)胞破碎儀,功率400W,超5秒,間隔5秒,重復(fù)99次。然后顯微鏡觀察,不徹底時(shí)再重復(fù)99次。菌體來(lái)自200 ml培養(yǎng)液,用20 ml PBS重懸。
然后我又嘗試加溶菌酶,首先加至終濃度100 ug/ml,4C半小時(shí)菌液不變粘,加大濃度至1 mg/ml,半小時(shí)后仍無(wú)明顯變化。因?yàn)槲矣玫腜BS是pH7.4,我懷疑是pH不合適,換用pH8.0 TE buffer,1 mg/ml溶菌酶,4C半小時(shí)仍無(wú)明顯變粘。因?yàn)檫@次使用的溶菌酶是前一天配好的,擔(dān)心溶菌酶失效,重新稱取凍干粉末,直接加入菌液,仍然沒(méi)有明顯變化。
真是郁悶。到底出了什么事?請(qǐng)高手解答,并介紹優(yōu)化的方案。
同時(shí)希望能介紹一下如何選擇細(xì)胞破碎方法,以及如何確定最佳條件。
溶菌酶在pH7.4時(shí)是否沒(méi)有活性了?可否配成濃縮液保存溶菌酶,如果可以,應(yīng)如何保存?
加入溶菌酶以后,如果細(xì)胞壁已破壞,菌液應(yīng)該變粘吧,因?yàn)楹怂岜会尫懦鰜?lái)。
而超聲破碎細(xì)胞,我覺(jué)得菌液是不會(huì)變粘的,因?yàn)槌暱梢园汛蠓肿雍怂岽蛩槌尚∑巍?
我判斷細(xì)胞破碎不完全是因?yàn)椋趯⑵扑楹髽悠冯x心分離上清和沉淀跑SDS-PAGE觀察,發(fā)現(xiàn)在細(xì)胞碎片組分中除了經(jīng)常出現(xiàn)的一兩條帶以外,還有菌體總蛋白樣品中的很多帶出現(xiàn)。據(jù)此可以判斷細(xì)胞只是部分破碎。
不知我的分析是否正確,請(qǐng)版主和各位高手指教。
如果溶菌酶效果還可以,我覺(jué)得先用溶菌酶初步裂解細(xì)胞,然后再用超聲進(jìn)一步破碎并斷裂大分子核酸以降低粘度的細(xì)胞破碎策略可能比較好。因?yàn)槌曈锌赡苁沟鞍鬃冃裕珕斡萌芫覆荒艽_定是否完全破碎,還要再加核酸酶降低粘度。這種兩步法策略應(yīng)該還可以減少破碎條件優(yōu)化的時(shí)間。
我用的溶菌酶放置時(shí)間比較長(zhǎng)了,有可能失活了。我剛從生工又定了一支,不過(guò)得后天到貨,但愿它有用。
如何觀察溶菌酶是否已裂解細(xì)胞,通過(guò)觀察粘度變化是否可以?
只反復(fù)凍融是否可以有效裂解大腸桿菌細(xì)胞?
溶菌酶只有在pH值大于8.0的條件下才能發(fā)揮溶菌作用,請(qǐng)務(wù)必保持PBS的pH>8.0,同時(shí)溶菌酶的量一定要足!
在加入溶菌酶后,最好放于磁力攪拌器上攪拌30分鐘,再進(jìn)行超聲破菌,我的超聲條件是:功率400W,工作2秒,間隔2秒,重復(fù)199次。菌體來(lái)自500 ml培養(yǎng)物,用30 ml PBS重懸,超聲效率還是可以的。
哪兒的溶菌酶好用?
我用生工的溶菌酶,稱取干粉20mg。200ml菌液用18 ml NaCl重懸,加入2 ml 25mM Tris-HCl(pH8.0),將溶菌酶干粉加入體系,混勻,測(cè)pH降低到5-6,加20 ul 2M Tris堿,體系pH升到~8。4C放置1小時(shí),菌液上層變澄清,搖動(dòng)發(fā)現(xiàn)體系沒(méi)有變粘。測(cè)pH仍在8左右。再37C保溫1小時(shí),還沒(méi)有變化,我簡(jiǎn)直不知如何才好了。
另一瓶200ml培養(yǎng)物,溶菌酶處理1小時(shí)后超聲。條件:300W,超5秒停5秒,重復(fù)99次。菌液有變化,但很不明顯。繼續(xù)超聲400次,從外觀來(lái)看沒(méi)有太大區(qū)別。我簡(jiǎn)直要說(shuō)tmd了。見(jiàn)鬼了。
我的操作有什么地方不妥當(dāng),請(qǐng)各位指正。
溶菌酶的廠商要求是否很重要?
我的誘導(dǎo)物來(lái)自1:20過(guò)夜培養(yǎng)物接種,37C生長(zhǎng)3小時(shí)后30C誘導(dǎo)2小時(shí)(0.8mM IPTG)。
是否菌液太濃,Pharmacia的說(shuō)明書(shū)200 ml培養(yǎng)物用10 ml重懸,我用20 ml,仍然不夠稀?有人告訴我菌液應(yīng)該稀一些,200 ml用30-40 ml重懸。但實(shí)際操作也不夠理想。
SDS-PAGE總是觀察到細(xì)胞破碎效果不夠徹底。超聲那么多次,蛋白都要被超碎變性了。
3、酵母的破碎
酵母是一類單細(xì)胞真菌的總稱,其成員分別屬于不同的真菌綱,細(xì)胞壁成分是否會(huì)有較大差別,這些都是做破碎酵母細(xì)胞前要考慮的。我歸納了一下,做破碎酵母的幾種方法:
1 機(jī)械的方法:一般的PROTOCOL都是用glass beads:如 sigma G-8772,加玻璃珠后超聲,蛋白活性保持較好。
2 化學(xué)裂解的方法:10g酵母 加1ml的乙酸乙酯,充分?jǐn)嚢柚烈后w狀(希望高手點(diǎn)評(píng))
3 尿素裂解液(尿素8mol/L, NaCl 0.5mol/L,Tris 20mmol/L, EDTA 20mmol/L, 2%SDS, PH值8.0)高壓勻漿。(這個(gè)好象也該在方法2中)
4 液氮凍融并研磨酵母破壁,我認(rèn)為這種可能在小試中比較合適。
5 溫和的酶法,可能不會(huì)會(huì)破壞酵母原生質(zhì)體
酶法裂解主要用兩種酶:1。蝸牛酶,可以直接從蝸牛的胃液中獲得;2。lyticase,可以從sigma定購(gòu)。這兩種酶解法都可以和上面的幾種方法結(jié)合使用,尤其是glass beads方法,效果很好。
我用過(guò)化學(xué)裂解的方法,10g酵母 加1ml的乙酸乙酯,充分?jǐn)嚢柚烈后w狀。此法的裂解效果不錯(cuò)的,不妨試一下。
一篇文章是加尿素裂解液(尿素8mol/L, NaCl 0.5mol/L,Tris 20mmol/L, EDTA 20mmol/L, 2%SDS, PH值8.0),據(jù)說(shuō)效果可以
酵母破碎效果好的我所做過(guò)的方法中還是玻璃珠,就象microbe 和rongjunli所說(shuō)的那樣,效率很高的,而且對(duì)目的蛋白活性不會(huì)有什么影響。一般應(yīng)該用這個(gè)方法。
4、超聲破碎的條件選擇
超聲破碎的條件不能一概而論,要看你的實(shí)驗(yàn)要求,有的是細(xì)菌破碎,有的是對(duì)組織細(xì)胞進(jìn)行破碎,要掌握好功率和每次超聲時(shí)間,功率大時(shí),每次超聲時(shí)間可縮短,不能讓溫度升高,必要時(shí)在冰浴條件下進(jìn)行超聲破碎。至于每次超聲時(shí)是否起泡沫到不是關(guān)鍵的問(wèn)題,這與你超聲的量明顯有關(guān)。
5、如何鑒定細(xì)菌超聲破碎的程度
最簡(jiǎn)單的方法:涂片--革蘭氏結(jié)晶紫溶液染色0.5分鐘---顯微鏡觀察
切記:只用結(jié)晶紫染色,別忘了染色后再用水稍沖洗一下
6、細(xì)菌裂解的DNaseI
不同純度的酶換算標(biāo)準(zhǔn)不同,所以你最好查查是哪個(gè)公司的酶?仔細(xì)看說(shuō)明書(shū),可能會(huì)有換算說(shuō)明。
另外看一下參考文獻(xiàn)所用的酶是哪個(gè)公司的,到該公司的主頁(yè)也可能有收獲。
我用過(guò)華美和TAKARA的DNA酶,華美的是用mg/ml。華美也有RNase free的DNA酶,定量用活性單位。TAKARA的兩種酶都是用活性單位定量的。
我在超聲裂解細(xì)菌時(shí)加入一些DNA酶,一般用超聲液加不同量的酶做一個(gè)預(yù)實(shí)驗(yàn),選取符合你需要的酶量。
其實(shí)根據(jù)目的和方法的不同,所需要的酶量也是可調(diào)節(jié)的,比如酶切溫度(16度或37度)。
7、超聲裂解細(xì)菌是否完全?
最簡(jiǎn)單的方法:涂片--革蘭氏結(jié)晶紫溶液染色0.5分鐘---顯微鏡觀察
切記:只用結(jié)晶紫染色
二、包涵體的洗滌
1、包涵體的洗滌問(wèn)題
通常的洗滌方法一般是洗不干凈的,我以前是這么做的,先把包涵體用6M鹽酸胍溶解充分,過(guò)濾除去未溶解的物質(zhì),注意留樣跑電泳,然后用水稀釋到4M,離心把沉淀和上清分別跑電泳,如此類推可以一直稀釋到合適的濃度,你可以找到一個(gè)合適去除雜質(zhì)的辦法,其實(shí)這就是梯度沉淀的方法,我覺(jué)得比通常的直接洗脫效果好。
包涵體一般難溶解,所以你要注意未溶解的部分,你可以跑電泳對(duì)比,因?yàn)橛袝r(shí)候難溶解的就是你的目標(biāo)蛋白,所以每次處理都要把上清和沉淀跑電泳對(duì)比,免得把目標(biāo)蛋白弄丟了。
此外剛處理完的包涵體好溶解。冷凍后難溶解,溶解也需要長(zhǎng)點(diǎn)時(shí)間,也需要大量的溶劑。如果說(shuō)是不少不溶解的不是你要的,那就不用管了。
2、如何得到比較純的包涵體
對(duì)于包涵體的純化,包涵體的前處理是很重要的。
包涵體中主要含有重組蛋白,但也含有一些細(xì)菌成分,如一些外膜蛋白、質(zhì)粒DNA和其它雜質(zhì)。洗滌常用1%以下的中性去垢劑,如Tween、Triton、Lubel和 NP40等加EDTA和還原劑2-巰基蘇糖醇(DTT)、β-巰基乙醇等反復(fù)多次進(jìn)行,因去垢劑洗滌能力隨溶液離子強(qiáng)度升高而加強(qiáng),在洗滌包涵體時(shí)可加50 mM NaCL。這樣提取的包涵體純度至少可達(dá)50%以上,而且可保持元結(jié)構(gòu)。也可用低濃度的鹽酸胍或尿素/中性去垢劑/EDTA/還原劑等洗去包涵體表面吸附的大部分不溶性雜蛋白。洗滌液pH以與工程菌生理?xiàng)l件相近為宜,使用的還原劑為0.1-5mM。EDTA為0.1-0.3 mM。去垢劑如Triton X-100、脫氧膽酸鹽和低濃度的變性劑如尿素充分洗滌去除雜質(zhì),這一步很重要,因?yàn)榇竽c桿菌外膜蛋白Omp T(37 KDa)在4-8mol/L尿素中具有蛋白水解酶活性,在包涵體的溶解和復(fù)性過(guò)程中可導(dǎo)致重組蛋白質(zhì)的降解。
對(duì)于尿素和鹽酸胍的選擇:
尿素和鹽酸胍屬中強(qiáng)度變性劑,易經(jīng)透析和超濾除去。它們對(duì)包涵體氫鍵有較強(qiáng)的可逆性變性作用,所需濃度尿素8-10M,鹽酸胍6-8M。尿素溶解包涵體較鹽酸胍慢而弱,溶解度為70-90%,尿素在作用時(shí)間較長(zhǎng)或溫度較高時(shí)會(huì)裂解形成氰酸鹽,對(duì)重組蛋白質(zhì)的氨基進(jìn)行共價(jià)修飾,但用尿素溶解具有不電離,呈中性,成本低,蛋白質(zhì)復(fù)性后除去不會(huì)造成大量蛋白質(zhì)沉淀以及溶解的包涵體可選用多種色譜法純化等優(yōu)點(diǎn),故目前已被廣泛采用。
鹽酸胍溶解能力達(dá)95%以上,且溶解作用快而不造成重組蛋白質(zhì)的共價(jià)修飾。但它也有成本高、在酸性條件下易產(chǎn)生沉淀、復(fù)性后除去可能造成大量蛋白質(zhì)沉淀和對(duì)蛋白質(zhì)離子交換色譜有干擾等缺點(diǎn)。
包涵體最后的純化,一般是離子交換,疏水,或者是親和層析,親和層析尤其是金屬螯合層析用得比較廣泛,而純化的效果也不錯(cuò),通常是一步就能達(dá)到純度為95%以上的包涵體。
8M高濃度尿素溶解后離心獲得的包涵體溶解液,放在4度冰箱過(guò)夜后出現(xiàn)沉淀,這種現(xiàn)象我也在實(shí)驗(yàn)中遇到過(guò);開(kāi)始感覺(jué)很奇怪,后來(lái)發(fā)現(xiàn)是我們的冰箱的溫控出了問(wèn)題實(shí)驗(yàn)際溫度要比設(shè)定溫度低至少4度(呵呵,不好意思!)。不過(guò)我接著往下進(jìn)行SDS-PAGE、層析等發(fā)現(xiàn)沒(méi)有什么不良影響。所以,你不用擔(dān)心也許你的蛋白也只是和你開(kāi)了個(gè)玩笑呢!
三、關(guān)于包涵體的溶解:
1、 請(qǐng)教GST包涵體溶解
直接用8M的脲或 6M胍融解,取上清,測(cè)濃度。直接稀釋后包被檢測(cè)相應(yīng)抗體。(由于快速稀釋相當(dāng)于復(fù)性過(guò)程,產(chǎn)物用于檢測(cè)沒(méi)有問(wèn)題的)
我所用的包涵體提取方法:
1.PBS或生理鹽水洗滌誘導(dǎo)后菌體,Buffer A重懸菌體,超聲波破碎至清亮
2.4度,10000rpm離心10分鐘,棄上清
3.用PBS或生理鹽水洗滌沉淀2-3次
4.往沉淀中加19.7ml Buffer A及0.3ml 20%的SKL(十二烷基肌氨酸鈉)貯存液,劇烈攪動(dòng),使其緩慢溶解,室溫靜置30分鐘至2小時(shí)
5.4度,10000rpm離心10分鐘,取上清
6.加20%PEG4000 210ul至終濃度為0.2%,加50mM的氧化型谷胱甘肽420ul至終濃度為1mM,加100mM的還原型谷胱甘肽420ul至終濃度為2mM,靜置30分鐘至2小時(shí)(亦可4度復(fù)性過(guò)夜)
7以PBS(pH8.0)或TE(pH8.0)透析,取出-20度保存?zhèn)溆?
!Buffer A配方:
Tris-base 50mM
EDTA 0.5mM
NaCl 50mM
甘油 5%
DTT 5mM
2、包涵體的溶解
十二烷基肌氨酸鈉與十二烷基肌氨酸在溶解包涵體時(shí),可不可以互相代替?可以替換,調(diào)pH不久沒(méi)什么區(qū)別了嗎;兩者的功能團(tuán)相同,pH不同,前者鈉鹽便于保存罷了
3、有關(guān)包涵體的溶解問(wèn)題
強(qiáng)的變性劑如尿素(6-8M)、鹽酸胍(GdnHCl 6M),是通過(guò)離子間的相互作用,打斷包涵體蛋白質(zhì)分子內(nèi)和分子間的各種化學(xué)鍵,使多肽伸展,一般來(lái)講,鹽酸胍優(yōu)于尿素,因?yàn)辂}酸胍是較尿素強(qiáng)的變性劑,它能使尿素不能溶解的包涵體溶解,而且尿素分解的異氰酸鹽能導(dǎo)致多肽鏈的自由氨基甲酰化,特別是在堿性pH值下長(zhǎng)期保溫時(shí)。SDS、正十六烷基三甲基銨氯化物、Sarkosyl等是去垢劑,可以破壞蛋白內(nèi)的疏水鍵,也可溶解一些包涵體蛋白質(zhì)。另外,對(duì)于含有半胱氨酸的蛋白質(zhì),分離的包涵體中通常含有一些鏈間形成的二硫鍵和鏈內(nèi)的非活性二硫鍵。還需加入還原劑,如巰基乙醇、二硫基蘇糖醇(DTT)、二硫赤蘚糖醇、半胱氨酸。對(duì)于目標(biāo)蛋白沒(méi)有二硫鍵某些包涵體的增溶,有時(shí)還原劑的使用也是必要的,可能由于含二硫鍵的雜蛋白影響了包涵體的溶解。
4、8M尿素溶解的包涵體溶液應(yīng)如何保存?
我在4度放了半個(gè)月,目前沒(méi)出什么問(wèn)題
5、8M尿素溶解的包涵體溶液在室溫下可以放多久而不出現(xiàn)問(wèn)題?
BI溶液在室溫放置48小時(shí),可能會(huì)對(duì)目的蛋白有影響,因?yàn)槟蛩卦趬A性條件下可使一些氨基酸酰基化,因而早些處理BI溶液比較好。具體有什么影響我也不是很清楚。
6、GST融合蛋白形成包含體不溶,咋辦?
GST融合蛋白應(yīng)該不能用尿素等作用太強(qiáng)的變性劑,否則GST融合蛋白是不能與beads相結(jié)合的
GST的Beads是應(yīng)用酶與底物結(jié)合的原理,所以要去除處理因素后才好結(jié)合,不知你的溫和的去污劑是什么?
做完裂解之后加Triton X-100輕搖30min,蛋白溶解的會(huì)多些!
四、包涵體的復(fù)性
1、包涵體如何復(fù)性
包涵體的復(fù)性主要有兩種方式:
1,稀釋溶液,但是操作的液體量大,蛋白稀釋
2,透析,超濾或電滲透析去除變性劑
其中透析很適合實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用,但是時(shí)間長(zhǎng)。另外,如果蛋白質(zhì)右兩個(gè)以上的2硫鍵,很可能錯(cuò)誤形成配對(duì),應(yīng)用還原劑。還有,復(fù)性的具體方法還要根據(jù)前期試驗(yàn)及篩選來(lái)確定!
另外,你用多大體積的透析緩沖液?可能不夠,要更換幾次
你家了多少蛋白呀 ?蛋白量過(guò)大也會(huì)使復(fù)性困難。
你用的透析代是否是新的,處理過(guò)沒(méi)有?新代有化學(xué)雜質(zhì)!
最后,有些復(fù)性過(guò)程就是還有沉淀(透析方法的缺點(diǎn))看看溶液中蛋白含量,說(shuō)不定已經(jīng)夠用了~~
包涵體的復(fù)性還要注意以下幾點(diǎn):
1.首先要獲得較高純度的包涵體。
2.包涵體溶解要徹底,一般應(yīng)使溶解液體量較大,不要怕蛋白被稀釋,要有助溶措施。
3.透析前后均要離心
4.透析不能太快.
5.純化的最佳條件要摸索。
小技巧:
1)包含體要徹底洗滌干凈,洗滌液中加入適量Triton-X100.
2) 包含體溶解后裝入透析袋在復(fù)性液中復(fù)性
3)復(fù)性液的組成很有講究,本人使用 Oxidised Glutathione/ Reduced Glutathione 還加入一定的L-Arginine-Hydrochloride 12-24h
4) 復(fù)性完畢在低濃度的緩沖液中連續(xù)緩慢透析12-24h
5) 復(fù)性率的測(cè)定 據(jù)變性蛋白和非變性蛋白的光學(xué)性質(zhì)不同測(cè)定(望有經(jīng)驗(yàn)的戰(zhàn)友能更詳細(xì)地講解)
6)TritionX100、SDS這一類去垢劑最后不易去除,在制藥行業(yè)中一般不允許采用。好像SDS最后殘留量不能大于0.5%吧,忘了。
我用Triton洗滌有些包涵體效果不是很好。包涵體洗滌是純化極為重要的一步,改變培養(yǎng)條件,再洗滌包涵體,有時(shí)可以在上柱前已經(jīng)只剩下3-4條雜帶,這樣后續(xù)的純化就很方便了。因?yàn)樯V柱的純化條件比較難optimize。
這段文字可以參考:
用Novagen公司《pET System Manual》提供的方法,分別進(jìn)行細(xì)菌滲透休克,超聲波裂解,研究融合蛋白在細(xì)胞周質(zhì),細(xì)胞質(zhì)和包涵體中的分布。
滲透休克 用1.2.3方法誘導(dǎo)細(xì)菌(10ml體積),測(cè)菌液OD600,10000 r/min離心0.5 min去上清,加入滲透休克溶液1(V1= OD 600×V2/5,V1為滲透休克溶液1,V2為培養(yǎng)新鮮菌液),冰浴10 min,10000 r/min離心0.5 min,去上清。加V1體積滲透休克溶液2重懸,搖動(dòng)冰浴10 min,10000 r/min離心0.5 min,保存上清、細(xì)菌沉淀。作如下處理:上清用三氯乙酸(TCA Trichloroacetic acid) 沉淀,加1/10體積100% TCA (w/v),渦漩15 sec.,冰浴10 min,13000 r/min離心5 min,100 ul丙酮洗滌沉淀,干燥1 h,加V1/2體積1× PBS(pH 10)溶解,-20℃保存,取10 ul加入等體積2×SB,進(jìn)行12% SDS-PAGE電泳分析,UNIUER SAL HooD-S.N. 75s 成像系統(tǒng)照相。
超聲波裂解細(xì)菌 滲透休克細(xì)菌沉淀加1/10培養(yǎng)體積20 mM Tris-HCl(pH 7.5,0℃)重懸,冰浴,超聲波裂解,20%工作選擇,脈沖粉碎1 min,然后13000 r/min離心5 min,-20℃保存上清、細(xì)菌沉淀。上清進(jìn)行TCA沉淀,處理同上。沉淀用Protein Extraction Reagent(Ni-NTAHi Bind Purification Kit BugBuster. 提供 )按 Novagen公司《pET System Manual》提供方法反復(fù)處理,洗滌包涵體。包涵體按培養(yǎng)菌100×OD600/3 ul體積加1% SDS溶解,加等體積2×SB,進(jìn)行12% SDS-PAGE電泳分析,進(jìn)行蛋白條帶灰度掃描,計(jì)算融合蛋白Trx-PrPC27-30占細(xì)菌總蛋白的相對(duì)含量。
1.2.7重組融合蛋白的純化
PrP-pET-32a( )轉(zhuǎn)化表達(dá)菌E.coli BL21(DE3),TB培養(yǎng)基中,25℃,AMP 200 ug/ml,搖床(250 r/min)培養(yǎng)至OD600約為1.5,更換等體積新鮮TB培養(yǎng)基,加入IPTG至終濃度1 mM,AMP 200 ug/ml,25℃,4 h,4000 g離心收集菌體。按 Ni-NTA HiBind Purification Kit使用說(shuō)明溶解包涵體,純化融合蛋白。
或使用筆者改進(jìn)方法,將Ni-NTA HiBind Purification Kit使用說(shuō)明中Buffer D改成Wash-Buffer,Buffer-E改成Elute-Buffer,最后用Buffer-E重生Ni-NTA HiBind Rasin,Binding- Buffer平衡以后加50%酒精保存,以免長(zhǎng)菌。
洗脫所得蛋白用TCA沉淀,處理同上,得融合蛋白Trx-PrPC27-30,凍干保存。然后12% SDS-PAGE凝膠電泳分析。
3、包涵體復(fù)性2
精氨酸可助溶,但精氨酸是代謝產(chǎn)物高濃度對(duì)人可能不好。
另外甘氨酸、纈氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、精氨酸有助溶作用。你可以試一試。
對(duì)于疏水蛋白的可溶表達(dá),可以降低誘導(dǎo)溫度(可以試試4度誘導(dǎo)過(guò)夜)和IPTG的量,降低蛋白的表達(dá)速度,從而減少包涵體形成的速度,增加正確折疊蛋白的量。或者換成GST融合表達(dá)載體,GST可以增加后面融合蛋白的可溶表達(dá)。我的蛋白包涵體在經(jīng)變性純化后透析復(fù)性過(guò)程中,在透析液中加入了1%的甘氨酸和5%的甘油,有一定的助溶效果。我想對(duì)于你的情況,由于含有二硫鍵,還要加入一定比例的谷胱甘肽,才能形成正確的二硫鍵。復(fù)性是一個(gè)很難捉摸的過(guò)程,不同蛋白的復(fù)性條件也各不相同。
5、包涵體復(fù)性問(wèn)題
包含體復(fù)性三大原則:
1。低濃度
2。平緩梯度
3。低溫
有蛋白析出最大的可能型是:蛋白濃度太高,建議你稀釋以后再作透析。
此外,透析的鹽濃度(比如ura)要平緩降低:8m-6m-4m-2m-pbs-H2O。
6、包涵體復(fù)性形成聚集物
關(guān)鍵是蛋白在復(fù)性過(guò)程中凝聚了以后,調(diào)節(jié)PH可以使其溶解,但是這樣復(fù)性好的蛋白有沒(méi)有活性還是問(wèn)題,雖然樣品溶解了,但活性不高或沒(méi)有也不行呀!
7、復(fù)性中蛋白析出!
出現(xiàn)蛋白析出,肯定是條件變化太劇烈了。復(fù)性應(yīng)該采取復(fù)性液濃度和PH值逐漸變化的方法,例如根據(jù)你包含體的溶液成分,每隔1個(gè)PH或濃度值配置一種溶液,逐步透析到正常。此外透析時(shí)必須濃度極低,條件溫和,使蛋白質(zhì)能夠正確折疊。但是復(fù)性的比率應(yīng)該很低。
若加變性劑尿素可加到2M,鹽酸胍可加到1-1.5M;
另外可將甘油濃度增加,范圍可在≤30%,且在復(fù)性樣品中也可加適量甘油;一些拙見(jiàn)。
8、包涵體復(fù)性液配方
對(duì)于包涵體復(fù)性,一般在尿素濃度4M左右時(shí)復(fù)性過(guò)程開(kāi)始,到2M 左右時(shí)結(jié)束。對(duì)于鹽酸胍而言,可以從4M開(kāi)始,到1.5M 時(shí)復(fù)性過(guò)程已經(jīng)結(jié)束。TRIS系統(tǒng)和PBS系統(tǒng)都沒(méi)有明確的規(guī)定,這些需要你在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不斷試驗(yàn),確定合適的緩沖系統(tǒng);不過(guò)復(fù)性過(guò)程主要是注意以下幾個(gè)問(wèn)題:
1)最適pH值范圍為8.0-9.0之間;
2) 溫度適宜選擇4℃;
3)復(fù)性過(guò)程蛋白濃度不宜過(guò)大,一般為0.1-0.2mg/mL;
4) 復(fù)性時(shí)間一般為24-36小時(shí);
5) 低分子化合物 如L-Arg有助于增加復(fù)性中間產(chǎn)物的溶解度;脲、鹽酸胍、烷基脲、以及碳酸酰胺類等,在非變性濃度下是很有效的促進(jìn)劑,都可阻止蛋白聚集;Tris對(duì)蛋白質(zhì)復(fù)性有促進(jìn)作用;EDTA可以防止蛋白降解;
6) 氧化還原體系,如GSH/GSSG、DTT/GSSG、DTE/GSSG等.。
還有就是你的蛋白質(zhì)的特性
9、什么叫復(fù)性成功
復(fù)性效果的檢測(cè):
根據(jù)具體的蛋白性質(zhì)和需要,可以從生化、免疫、物理性質(zhì)等方面對(duì)蛋白質(zhì)的復(fù)性效率進(jìn)行檢測(cè)。
1,凝膠電泳:一般可以用非變性的聚丙烯酰胺凝膠電泳可以檢測(cè)變性和天然狀態(tài)的蛋白質(zhì),或用非還原的聚丙烯酰胺電泳檢測(cè)有二硫鍵的蛋白復(fù)性后二硫鍵的配對(duì)情況。
2,光譜學(xué)方法:可以用紫外差光譜、熒光光譜、圓二色性光譜(CD)等,利用兩種狀態(tài)下的光譜學(xué)特征進(jìn)行復(fù)性情況的檢測(cè),但一般只用于復(fù)性研究中的過(guò)程檢測(cè)。
3,色譜方法:如IEX、RP-HPLC、CE等,由于兩種狀態(tài)的蛋白色譜行為不同,
4,生物學(xué)活性及比活測(cè)定:一般用細(xì)胞方法或生化方法進(jìn)行測(cè)定,較好的反映了復(fù)性蛋白的活性,值得注意的是,不同的測(cè)活方法測(cè)得的結(jié)果不同,而且常常不能完全反映體內(nèi)活性。
5,黏度和濁度測(cè)定:復(fù)性后的蛋白溶解度增加,變性狀態(tài)時(shí)由于疏水殘基暴露,一般水溶性很差,大多形成可見(jiàn)的沉淀析出。
6,免疫學(xué)方法:如ELISA、WESTERN等,特別是對(duì)結(jié)構(gòu)決定簇的抗體檢驗(yàn),比較真實(shí)的反映了蛋白質(zhì)的折疊狀態(tài)。
在正常的生理?xiàng)l件下,組成蛋白質(zhì)的多肽鏈都能以獨(dú)特的方式進(jìn)行折疊,形成自己特有的空間結(jié)構(gòu),以執(zhí)行某一些生命活動(dòng)。當(dāng)外界環(huán)境改變時(shí),可能造成基因突變和蛋白質(zhì)序列改變,錯(cuò)誤剪接和運(yùn)輸,錯(cuò)誤折疊和異常聚積,形成對(duì)機(jī)體有害的反應(yīng),引起構(gòu)象病的發(fā)生和無(wú)生物活性、不可溶的包涵體形成。目前對(duì)包涵體形成和復(fù)性過(guò)程中發(fā)生聚集的機(jī)制尚不清楚,許多已建立的高效復(fù)性方法是在反復(fù)實(shí)驗(yàn)和優(yōu)化的基礎(chǔ)上建立的,且沒(méi)有普遍性,但從這許許多多的個(gè)例中發(fā)現(xiàn)了一些規(guī)律:如聚集的發(fā)生是由鏈間的疏水相互作用介導(dǎo)、聚集具有相對(duì)特異性、折疊中間體可能具有不同的作用等等,并利用這些知識(shí)建立了一些重組蛋白質(zhì)高效復(fù)興性的方法。相信隨著結(jié)構(gòu)生物學(xué)、生物信息學(xué)、蛋白質(zhì)工程學(xué)及相關(guān)新技術(shù)和新設(shè)備的發(fā)展和完善,在不久的將來(lái),預(yù)測(cè)和設(shè)計(jì)最佳復(fù)性方案將成為可能。
10、怎樣鑒定融合蛋白復(fù)性是否成功
問(wèn):最近在做GST融合蛋白的純化,由于目的蛋白主要存在于包涵體中,所以在變性條件下將包涵體溶解,經(jīng)復(fù)性,透析后用GSH sepharose 4B純化,結(jié)果得到了比較純的融合蛋白,這是否說(shuō)明GST的活性已得到恢復(fù)(因?yàn)槟芘cGSH結(jié)合),請(qǐng)問(wèn)這種情況下,是否能代表我的目的蛋白的活性也得到了恢復(fù)?由于我的目的蛋白只是一個(gè)蛋白的某一段,不具有酶活性,也不是什么受體之類的,所以不知如何鑒定它的活性。
如果我得到的是變性的融合蛋白,那么用于制備多抗或者單抗會(huì)有影響嗎?
如果我的融合蛋白是可溶性的,那么用GSH sepharose 4B純化得到的融合蛋白可以直接用于制備多抗嗎?溶液中的GSH,Tis等成分對(duì)免疫動(dòng)物有影響嗎?是否需要透析除取這些成分才能去免疫動(dòng)物呢?
答:1)。不可以。GST 具體多大忘記了,但做為T(mén)AG 使用的蛋白一般是很小的一段AA,可以用相對(duì)應(yīng)的抗體做PULL DOWN,親和純化等。但蛋白的活性是需要構(gòu)象存在的,一小段TAG 空間結(jié)構(gòu)幾乎沒(méi)有,就算是沒(méi)有恢復(fù)活性的蛋白也可以與這小段AA 對(duì)應(yīng)的抗體結(jié)合。
2)。變性蛋白只是天然蛋白伸直的了產(chǎn)物,用來(lái)免疫動(dòng)物具有更強(qiáng)的抗原性。只是天然蛋白中被包在內(nèi)部的抗原決定簇也會(huì)暴露出來(lái),如果用該變性抗原制備的抗體來(lái)檢測(cè)變性抗原是可以的,如果用來(lái)檢測(cè)天然蛋白,可能會(huì)有假陽(yáng)性。做單抗也可以,同樣道理,篩選出的單抗可能對(duì)抗的抗原決定簇處于天然抗原的內(nèi)部,是否能用還要看將來(lái)該單抗用來(lái)干什么。
3)。免疫動(dòng)物要求抗原體種盡量小。在這種小體積的情況下,緩沖液里的小分子成分只要沒(méi)毒影響就不大,可以不用考慮。
4) GST為26kd,你得到的蛋白活性應(yīng)通過(guò) 目的蛋白功能分析才能驗(yàn)證是否復(fù)性。GST融合蛋白可以免疫動(dòng)物,但抗體純化須用GSH-sepharose 4B 和蛋白A或G進(jìn)一步純化,去掉抗GST抗體,如果你的目的蛋白很大,可以凝血酶切割除去 GST,再免疫動(dòng)物.GSH,Tris 是小 分子,沒(méi)影響。
5) 既然目的蛋白沒(méi)有活性,何來(lái)得活性鑒定,復(fù)性是否成功,就主要是看是否恢復(fù)到原來(lái)特有的三級(jí)結(jié)構(gòu),這就要看你目的蛋白的特異性,和天然的目的蛋白片斷進(jìn)行比較,看其復(fù)性是否徹底,這必須有個(gè)對(duì)照,才能知道復(fù)性是否完全。不知道你得到目的蛋白有什么用處,如果是用來(lái)做抗原,就沒(méi)有必要進(jìn)行活性鑒定了。
變性的融合蛋白做抗原是沒(méi)有影響的,gst的分子量是26kda,當(dāng)然,如果將融合伴侶除去,抗體的特異性會(huì)要更好一些,如果不除,影響也不會(huì)很大。最好進(jìn)行透析,除去溶液中的雜物質(zhì),但是Tris沒(méi)有什么關(guān)系,其就如同PBS一樣,本身是緩沖體系,不會(huì)對(duì)免疫造成太大影響。
6) 做抗原的話,變性了沒(méi)關(guān)系的;純化后可以直接免疫動(dòng)物,我們這就有人做,不過(guò)他是用的His融合表達(dá);掛著GST挺好的,不切也行,蛋白大些豈不是抗原性更強(qiáng)些
另外,你看沒(méi)看過(guò)菌液上清里的蛋白量?那里可能有許多的有活性的蛋白呀
五、包涵體的純化
復(fù)性以后的蛋白質(zhì)的純化策略與可溶性蛋白質(zhì)相似,這里不再贅述。(注:當(dāng)然也可以先純化然后再?gòu)?fù)性———一般多采用凝膠柱,或者純化與復(fù)性同步進(jìn)行———比如柱上復(fù)性。)
六、包涵體表達(dá)的蛋白的復(fù)性包涵體表達(dá)的蛋白的復(fù)性
包涵體:
包涵體是指細(xì)菌表達(dá)的蛋白在細(xì)胞內(nèi)凝集,形成無(wú)活性的固體顆粒。
包涵體的組成與特性:
一般含有50%以上的重組蛋白,其余為核糖體元件、RNA聚合酶、外膜蛋白o(hù)mpC、ompF和ompA等,環(huán)狀或缺口的質(zhì)粒DNA,以及脂體、脂多糖等,大小為0.5-1um,難溶與水,只溶于變性劑如尿素、鹽酸胍等。
包涵體的形成:
主要因?yàn)樵谥亟M蛋白的表達(dá)過(guò)程中缺乏某些蛋白質(zhì)折疊的輔助因子,或環(huán)境不適,無(wú)法形成正確的次級(jí)鍵等原因形成的。
1、表達(dá)量過(guò)高,研究發(fā)現(xiàn)在低表達(dá)時(shí)很少形成包涵體,表達(dá)量越高越容易形成包涵體。原因可能是合成速度太快,以至于沒(méi)有足夠的時(shí)間進(jìn)行折疊,二硫鍵不能正確的配對(duì),過(guò)多的蛋白間的非特異性結(jié)合,蛋白質(zhì)無(wú)法達(dá)到足夠的溶解度等。
2、重組蛋白的氨基酸組成:一般說(shuō)含硫氨基酸越多越易形成包涵體,而脯氨酸的含量明顯與包涵體的形成呈正相關(guān)。
3、重組蛋白所處的環(huán)境:發(fā)酵溫度高或胞內(nèi)pH接近蛋白的等電點(diǎn)時(shí)容易形成包涵體。
4、重組蛋白是大腸桿菌的異源蛋白,由于缺乏真核生物中翻譯后修飾所需酶類,致使中間體大量積累,容易形成包涵體沉淀。因此有人采用共表達(dá)分子伴侶的方法以增加可溶蛋白的比例。
包涵體表達(dá)的有利因素:
1、可溶性蛋白在細(xì)胞內(nèi)容易受到蛋白酶的攻擊,包涵體表達(dá)可以避免蛋白酶對(duì)外源蛋白的降解。
2、降低了胞內(nèi)外源蛋白的濃度,有利于表達(dá)量的提高。
3、包涵體中雜蛋白含量較低,且只需要簡(jiǎn)單的低速離心就可以與可溶性蛋白分離,有利于分離純化。
4、對(duì)機(jī)械攪拌和超聲破碎不敏感,易于破壁,并與細(xì)胞膜碎片分離。
破菌:
1、機(jī)械破碎
2、超聲破碎
3、化學(xué)方法破碎
分離:
1、離心:5000-20000g15min離心,可使大多數(shù)包涵體沉淀,與可溶性蛋白分離。
2、過(guò)濾或萃取方法:
洗滌:
由于脂體及部分破碎的細(xì)胞膜及膜蛋白與包涵體粘連在一起,在溶解包涵體之前要先洗滌包涵體,通常用低濃度的變性劑如2M尿素在50mM TrispH7.0-8.5左右,1mMEDTA中洗滌。此外可以用溫和去垢劑TritonX-100洗滌去除膜碎片和膜蛋白。
溶解:
常用的變性劑有尿素(8M)、鹽酸胍(GdnHCl6-8M),通過(guò)離子間的相互作用,破壞包涵體蛋白間的氫鍵而增溶蛋白。其中尿素的增溶效果少差,異氰硫酸胍(GdnSCN)最強(qiáng)。
去垢劑:如強(qiáng)的陰離子去垢劑SDS,可以破壞蛋白內(nèi)的疏水鍵,可以增溶幾乎所有的蛋白。問(wèn)題是由于SDS無(wú)法徹底的去除而不允許在制藥過(guò)程中使用。
極端pH:可以破壞蛋白的次級(jí)鍵從而增溶蛋白。如有人在pH>9.0溶解牛生長(zhǎng)激素和牛凝乳蛋白酶包涵體。有些蛋白可以溶解在60mMHCl中。這些方法只適合于少部分蛋白的增溶。
變性劑的使用濃度和作用時(shí)間:一般在偏堿性性的環(huán)境中如pH8.0-9.0,尿素在堿性環(huán)境中不穩(wěn)定,一般不要超過(guò)pH1.0。有些蛋白只能用鹽酸胍如IL-4。增溶時(shí)一般室溫過(guò)夜,但鹽酸胍在37度1小時(shí)便可以使多數(shù)蛋白完全變性溶解。
還原劑:
由于蛋白間二硫鍵的存在,在增溶時(shí)一般使用還原劑。還原劑的使用濃度一般是50-100mM2-BME或DTT,也有文獻(xiàn)使用5mM濃度。在較粗放的條件下,可以使用5ml/l的濃度。還原劑的使用濃度與蛋白二硫鍵的數(shù)目無(wú)關(guān),而有些沒(méi)有二硫鍵的蛋白加不加還原劑無(wú)影響,如牛生長(zhǎng)激素包涵體的增溶。對(duì)于目標(biāo)蛋白沒(méi)有二硫鍵某些包涵體的增溶,有時(shí)還原劑的使用也是必要的,可能由于含二硫鍵的雜蛋白影響了包涵體的溶解。
復(fù)性:
通過(guò)緩慢去除變性劑使目標(biāo)蛋白從變性的完全伸展?fàn)顟B(tài)恢復(fù)到正常的折疊結(jié)構(gòu),同時(shí)去除還原劑使二硫鍵正常形成。一般在尿素濃度4M左右時(shí)復(fù)性過(guò)程開(kāi)始,到2M左右時(shí)結(jié)束。對(duì)于鹽酸胍而言,可以從4M開(kāi)始,到1.5M 時(shí)復(fù)性過(guò)程已經(jīng)結(jié)束。
復(fù)性中常采用的方法有:
稀釋復(fù)性:直接加入水或緩沖液,放置過(guò)夜,缺點(diǎn)是體積增加較大,變性劑稀釋速度太快,不易控制。
透析復(fù)性:好處是不增加體積,通過(guò)逐漸降低外透液濃度來(lái)控制變性劑去除速度,有人稱易形成沉淀,且不適合大規(guī)模操作,無(wú)法應(yīng)用到生產(chǎn)規(guī)模。
超濾復(fù)性:在生產(chǎn)中較多的使用,規(guī)模較大,易于對(duì)透析速度進(jìn)行控制,缺點(diǎn)是不適合樣品量較少的情況,且有些蛋白可能在超濾過(guò)程中不可逆的變性。
柱上復(fù)性:是最近研究較多并成功的在生產(chǎn)中應(yīng)用的一種復(fù)性方法,如華北制藥的G-CSF復(fù)性據(jù)說(shuō)是通過(guò)柱上復(fù)性進(jìn)行的。常用于復(fù)性的層析方法有SEC、HIC等。
還原劑的去除:
還原劑一般和變性劑的去除一起慢慢的氧化去除,使二硫鍵慢慢形成。但是由于二硫鍵的形成并不是蛋白質(zhì)正確折疊所必須的,可以考慮在變性劑完全去除之后,在去除還原劑使已經(jīng)按照正確的結(jié)構(gòu)相互接近的巰基間形成正確的二硫鍵。
常用的氧化方法有:
空氣氧化法:在堿性條件下通空氣,或者加入二價(jià)銅離子,能夠取得更好的效果,缺點(diǎn)是不易控制氧化還原電勢(shì)。
氧化還原電對(duì)(redox):常采用GSSG/GSH,通過(guò)調(diào)整兩者的比例來(lái)控制較精確的氧化還原電勢(shì),也可以在添加了還原劑如BME、DTT的增溶液中直接加入GSSG,如:5mMGSSG/2mM DTT=GSH/GSSG(1.33/1)。
復(fù)性的效率:
復(fù)性是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程,除與蛋白質(zhì)復(fù)性的過(guò)程控制相關(guān)外,還很大程度上與蛋白質(zhì)本身的性質(zhì)有關(guān),有些蛋白非常容易復(fù)性,如牛胰RNA酶有12對(duì)二硫鍵,在較寬松的條件下復(fù)性效率可以達(dá)到95%以上,而有一些蛋白至今沒(méi)有發(fā)現(xiàn)能夠?qū)ζ溥M(jìn)行復(fù)性的方法如IL-11,很多蛋白的復(fù)性效率只有百分之零點(diǎn)幾。一般說(shuō)來(lái),蛋白質(zhì)的復(fù)性效率在20%左右。影響復(fù)性效率的因素有蛋白質(zhì)的復(fù)性濃度,變性劑的起始濃度和去除速度、溫度、pH、氧化還原電勢(shì)、離子強(qiáng)度、共溶劑和其他添加劑的存在與否等。
復(fù)性過(guò)程的添加劑:
1、共溶劑:如PEG6000-20000,據(jù)說(shuō)可以可逆的修飾折疊中間體的疏水集團(tuán),此外由于阻止了蛋白質(zhì)分子間的相互接觸的機(jī)會(huì),也可能對(duì)復(fù)性效率的提高起作用。一般的使用濃度在0.1%左右,具體條件可根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件確定。
2、二硫鍵異構(gòu)酶(PDI)和脯氨酸異構(gòu)酶(PPI):PDI可以使錯(cuò)配的二硫鍵打開(kāi)并重新組合,從而有利于恢復(fù)到正常的結(jié)構(gòu),此外在復(fù)性過(guò)程中蛋白質(zhì)的脯氨酸兩種構(gòu)象間的轉(zhuǎn)變需要較高能量,常常是復(fù)性過(guò)程中的限速步驟,而PPI的作用是促進(jìn)兩種構(gòu)象間的轉(zhuǎn)變,從而促進(jìn)復(fù)性的進(jìn)行。
3、分子伴侶,即熱休克蛋白(HSP),是一種沒(méi)有蛋白質(zhì)特異性的促進(jìn)折疊的蛋白因子,研究發(fā)現(xiàn)很多蛋白在缺乏分子伴侶時(shí)無(wú)法自己正確的折疊。有人構(gòu)建了與伴侶分子共同表達(dá)的菌株,據(jù)說(shuō)效果不錯(cuò)。不過(guò)在生產(chǎn)中還沒(méi)有看到2和3的應(yīng)用的例子。
4、0.4-0.6ML-Arg:成功的應(yīng)用于很多蛋白如t-PA的復(fù)性中,可以抑制二聚體的形成。
5、甘油等:增加黏度,減少分子碰撞機(jī)會(huì),一般使用濃度在%5-30%。
6、一定的鹽濃度,可能是為了降低某些帶電集團(tuán)間的斥力,有利于蛋白質(zhì)的折疊。
7、輔助因子:添加蛋白質(zhì)活性狀態(tài)必須的輔助因子如輔酶輔基等或蛋白配體等很多時(shí)候?qū)Φ鞍踪|(zhì)正確的折疊是有利的。
8、色譜法:通過(guò)將目標(biāo)蛋白結(jié)合到層析柱上,減少蛋白分子間的相互影響,該方法得到越來(lái)越多的應(yīng)用,常用的色譜有SEC、HIC、IEC、IMAC等。
當(dāng)然,雖然有很多所謂的理性的復(fù)性方案設(shè)計(jì),目前的復(fù)性工作更多的是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)的過(guò)程,沒(méi)有一種通用的方法可以套用。
復(fù)性時(shí)的蛋白濃度:
一般使用濃度為0.1-1mg/ml,太高的濃度容易形成聚體沉淀,太低的濃度不經(jīng)濟(jì),而且很多蛋白在低濃度時(shí)不穩(wěn)定,很容易變性。
復(fù)性效果的檢測(cè):
根據(jù)具體的蛋白性質(zhì)和需要,可以從生化、免疫、物理性質(zhì)等方面對(duì)蛋白質(zhì)的復(fù)性效率進(jìn)行檢測(cè)。
1、凝膠電泳:一般可以用非變性的聚丙烯酰胺凝膠電泳可以檢測(cè)變性和天然狀態(tài)的蛋白質(zhì),或用非還原的聚丙烯酰胺電泳檢測(cè)有二硫鍵的蛋白復(fù)性后二硫鍵的配對(duì)情況。
2、光譜學(xué)方法:可以用紫外差光譜、熒光光譜、圓二色性光譜(CD)等,利用兩種狀態(tài)下的光譜學(xué)特征進(jìn)行復(fù)性情況的檢測(cè),但一般只用于復(fù)性研究中的過(guò)程檢測(cè)。
3、色譜方法:如IEX、RP-HPLC、CE等,由于兩種狀態(tài)的蛋白色譜行為不同。
4、生物學(xué)活性及比活測(cè)定:一般用細(xì)胞方法或生化方法進(jìn)行測(cè)定,較好的反映了復(fù)性蛋白的活性,值得注意的是,不同的測(cè)活方法測(cè)得的結(jié)果不同,而且常常不能完全反映體內(nèi)活性。
5、黏度和濁度測(cè)定:復(fù)性后的蛋白溶解度增加,變性狀態(tài)時(shí)由于疏水殘基暴露,一般水溶性很差,大多形成可見(jiàn)的沉淀析出。
6、免疫學(xué)方法:如ELISA、WESTERN等,特別是對(duì)結(jié)構(gòu)決定簇的抗體檢驗(yàn),比較真實(shí)的反映了蛋白質(zhì)的折疊狀態(tài)。
幾個(gè)復(fù)性的實(shí)例:
1、MHCII JBC 269(47):1994
增溶:16-40mg Protein,8MGdnHCl,16-32mM DTT,1mM EDTA,50mM Tris pH8.037度1hr.
復(fù)性:8-16fold dilution to1-5mg/ml Protein.
2、增溶:10mM DTT,0.1%SDS,25mM Tris,200mMGlucine pH8.5.
復(fù)性:10倍稀釋到10mM DTT,2mMDodOMalt(dodecyl-beta-D-maltoside),150mMNaCl,10mMTris pH8.0.對(duì)起始緩沖液密閉透析16hr,開(kāi)口透析8hr,對(duì)150mMNaCl,10mM Tris pH8.0透析48hr。
3、Bovine Prethrombin-2,JBC 270(1):1990 四對(duì)二硫鍵。
增溶:7M GdnHCl,10mMTris pH8.0,1mM EDTA 4mg/ml.
復(fù)性:稀釋到100mM Na2HPO4,2 mM EDTA,0.1% PEG,0-4M GdnHCl,0.1 mM GSSG,0.2 mM GSH,pH7.4,0.025 mg/ml Protein.RT 24hr.對(duì)4L 25mM sodiumphosphate,2mM EDTA,0.1%PEG,pH7.4 透析3次,溫度4度。
純化:
一般說(shuō)來(lái),復(fù)性液的體積較大,為了減少處理體積,在進(jìn)行柱純化以前可以先進(jìn)行硫酸銨沉淀,沉淀在低速離心收集后復(fù)溶的鹽濃度較高,可以直接進(jìn)行HIC純化,目標(biāo)峰經(jīng)適當(dāng)稀釋后(cond<5mS/cm)進(jìn)行IEX純化,然后通過(guò)SEC脫鹽,更換緩沖液,除菌過(guò)濾后,在質(zhì)量合格的情況下便可以進(jìn)入制劑階段。
當(dāng)然在復(fù)性濃度較高的情況下,也可以直接將復(fù)性液進(jìn)行IEX純化,優(yōu)點(diǎn)是在純化的同時(shí)進(jìn)行體積的濃縮,為以后的精制創(chuàng)造條件。
從生產(chǎn)的角度看,由于每增加一步純化工序便降低很多收率,所以可過(guò)兩到三次柱純化,工藝越簡(jiǎn)單越有利于收率的提高。當(dāng)然這只是一個(gè)一般的原則,對(duì)于純度要求較高的產(chǎn)品如重組人白蛋白,不得不進(jìn)行多次純化。