タンパク質精製方法と原理

生化学と分子生物学の広大な分野では、タンパク質精製は、複雑な生物学的サンプルから単一の標的タンパク質を正確に抽出および精製することを目的とする重要な技術です。このプロセスには、高度な精度が必要であるだけでなく、タンパク質の物理的および化学的特性とその生物学的活動保護を考慮する必要があります。タンパク質精製をより迅速かつ便利に実行するために、科学者はさまざまなタンパク質精製方法を研究してきました。

1。塩漬け方法

原理：塩漬け方法は、高濃度の中性塩（硫酸アンモニウム、硫酸ナトリウムなど）をタンパク質溶液に加えて沈殿および沈殿させることにより、水中のタンパク質の溶解度を低下させることです。塩の解離によって生成されるイオンは、溶液中のほとんどの遊離水のために競合し、それによりタンパク質の水分補給を破壊し、その溶解度を低下させ、したがってタンパク質の沈殿を引き起こします。さらに、塩の解離は、タンパク質の弱い電解質の解離を阻害し、タンパク質の電荷を減らし、凝集と沈殿を容易にすることもできます。

2。透析と限外ろ過

原理：

1。透析：小分子化合物にのみ浸透して、大分子化合物（塩、小分子代謝産物など）から大きな分子タンパク質を分離して、タンパク質を濃縮または小分子不純物を除去する目的を達成することができる半周膜を使用します。

2。超微細ろ過：特定の圧力の下で、小分子溶質と溶媒は特定の細孔サイズ（限外ろ過膜）の特別な薄膜を通過しますが、大きな分子溶質（タンパク質など）が傍受され、それによりタンパク質の初期濃度と精製が達成されます。

3。電気泳動法

原理：タンパク質は、異なる電荷と分子量が運ばれ、異なる電気泳動帯を形成するため、電界で移動します。電気泳動条件（電界強度、バッファーpH値など）を調整することにより、タンパク質の分離と精製を達成できます。一般的に使用される電気泳動法には、SDS-ポリアクリルアミドゲル電気泳動（SDS-PAGE）、等電気焦点電気泳動、および双方向ゲル電気泳動が含まれます。

4。クロマトグラフィー（クロマトグラフィー）

原理：クロマトグラフィー法は、固定相と移動相の間の各タンパク質分子の異なる分布係数を使用して分離を達成する方法です。分離の原則によれば、クロマトグラフィーは以下を含む多くのタイプに分けることができます。

1。ゲルろ過（分子ふるいクロマトグラフィー）：タンパク質分子サイズの違いに基づく分離。クロマトグラフィーカラムには、小さな毛穴が付いた粒子（Dextran Gelなど）で満たされています。小分子タンパク質は粒子に入ることができますが、大きな分子タンパク質はできません。したがって、異なる分子量のタンパク質は、クロマトグラフィーカラムで異なる滞留時間を持ち、それにより分離を達成します。

2。イオン交換クロマトグラフィー：タンパク質の電荷差に従って分離します。クロマトグラフィーカラムには荷電樹脂が満たされ、タンパク質交換は樹脂で充電され、タンパク質は緩衝液のイオン濃度またはpH値を変化させることで分離されます。

3。アフィニティクロマトグラフィー：標的タンパク質と特定のアフィニティ剤（抗体、リガンド、金属イオンなど）の間の高い親和性を使用して分離します。アフィナントはクロマトグラフィーカラムに固定化され、標的タンパク質は、アフィナントに結合した後、カラムに保持されます。標的タンパク質は、溶出条件（pH、特定のリガンドの添加など）を変更することにより脱着および収集されます。

V.超遠心分離

原理：タンパク質の密度と形態学的な違いに応じて分離します。超遠心力の作用の下で、異なる密度と形態のタンパク質は、遠心管内の異なる沈降帯を形成し、それによって分離を達成します。超遠心分離は、さまざまなサイズと密度、および細胞内成分のオルガネラのタンパク質を分離するためにしばしば使用されます。

vi。その他の方法

上記の方法に加えて、等電点沈殿法、有機溶媒沈殿法、カウンターカレントクロマトグラフィー法、疎水性相互作用クロマトグラフィー法など、さまざまなタンパク質精製方法もあります。これらの方法には独自の利点と短所があり、さまざまな種類のタンパク質精製要件に適しています。

タンパク質精製は、ターゲットタンパク質の特性と実験的ニーズに基づいた段階的な精製のために、適切な精製方法の選択または複数の方法の組み合わせを必要とする複雑で細かいプロセスです。浄化条件と技術的手段を継続的に最適化することにより、高純度および高活性ターゲットタンパク質を取得し、その後の生物学的研究と応用を強力にサポートします。