Method Article
提出了一个自动化的方法,确定合适的疏水作用层析(HIC)在蛋白质纯化过程中使用的媒体。该方法利用一个中型高压液相色谱系统包括自动缓冲混合,动态样本循环注射,顺序列选择,多波长分析,并分割部分洗脱液收集。
对比其他色谱法净化的蛋白质(如凝胶过滤,亲和,离子交换),疏水作用层析(HIC)通常需要实验测定(以下简称为筛查或“侦察”),以选择最合适的色谱介质为净化一个给定的蛋白质1。这里介绍的方法,介绍了自动化的方法,一个一个被用于蛋白质纯化的最佳HIC的媒体侦察。
HIC的蛋白质和其他生物大分子的分离从对疏水性的差异为基础的原油裂解。类似的亲和层析(AC)和离子交换色谱法(离子交换),HIC的是能够集中感兴趣的蛋白质,因为它通过色谱过程的进展。 HIC的最佳适合净化的蛋白质,包括那些与疏水表面区域,并能承受接触到盐浓度超过2米弹药钌硫酸((NH 4)2 SO 4计 )。 HIC的往往选择作为一个缺乏亲和标签蛋白的纯化方法,从而为AC不合适,当IEx未能提供足够的净化。对蛋白质表面的疏水基暂时绑定到非极性配体耦合的惰性,不动的矩阵。蛋白质和配体之间的相互作用是高度依赖流经层析柱缓冲盐浓度,离子浓度高,加强蛋白质-配体相互作用,使蛋白动(即列内的约束)2。随着盐的浓度下降,消耗的蛋白质 - 配体相互作用,蛋白质再次成为移动和流出列。 HIC的几个媒体市售预包装列,每几个疏水性配体(如S-丁基,丁基,辛基,苯基)包含一个交叉链接到一个规范的琼脂糖珠在不同密度IFIC直径3。自动列侦察允许一个有效的方法确定HIC的媒体应为未来,更详尽的优化实验和蛋白质纯化运行4。
特定的蛋白质纯化这里是重组绿色荧光蛋白(GFP);然而,这种方法可用于净化与一个或多个疏水表面区域的其他蛋白质适应。绿色荧光蛋白作为一个有用的模型蛋白,由于它的稳定性,独特的光吸收峰在397 nm,荧光,当暴露在紫外线光5。准备在高盐缓冲含有野生型绿色荧光蛋白的细菌裂解液,装入一个Bio-Rad公司DuoFlow中型高压液相色谱系统,吸附到的HiTrap含有不同HIC的媒体HIC的列。蛋白被洗脱列,并在线路和运行后的检测方法分析。缓冲混合,动态样本循环注射,连续山坳UMN选择,多波长分析,并分割部分洗脱液收集增加了系统的功能和实验方法的重复性。
1。缓冲器和样品制备
2。 DuoFlow色谱系统的物理安装和水暖
3。吸系统线路,编程运行方法,EquilibratING疏水层析柱
4。样品装载
5。编程软件的方法和运行列童军议定书“
6。代表性成果:
在图4代表HIC的盐梯度,导电性,和列的球探运行的压力。变化中的盐分浓度(蓝线)从高盐缓冲线绘制的缓冲区的百分比计算,是典型的HIC的方法。随着盐的浓度降低,蛋白质势必列流出。电导率(红线),对应观察到的盐分浓度,测量行紧随QuadTec和紫外探测器。之间的盐梯度和电导率描抵销表示需要缓冲区的时间,前往从缓冲区入口,通过该系统,电导率显示器。整个样品运行,T他系统压力(灰线)和pH值保持相对稳定。
图5显示了HIC的顺序列球探运行的色谱图。总蛋白(280,蓝线)和GFP(一个397,绿线)的在线检测是通过测量光吸收在280 nm和397 nm处,分别。这是可能的近似相对GFP的丰度和每个球探运行的分离,通过比较两行。 GFP的绑定测试HIC的列不同程度的亲和力和其流出曲线变化。选择首选未来纯化的抗HIC列的基础上确定产生清晰的绿色荧光蛋白洗脱峰和其他蛋白质的分离最大的列。
在图6中,文化分数10,12,14,16,和球探运行苯基FF(高子)18管室温下的可视化(荧光)灯和超紫外线(UV)光。管被看作脸向前(左侧面板)和自上而下(右图),以观察的特点GFP发射光谱。 GFP(绿色)显然是在紫外图像检测分数14。这些运行后的数据符合很好的GFP在线检测洗脱液吸光度测量397纳米(一397,绿线),这也标识为包含的洗脱绿色荧光蛋白的主要高峰分数14。从紫外灯发出的光弥漫在左边的紫外线面板蓝色。
图1。此协议的示意图。准备细菌裂解液含有蛋白(GFP的靶蛋白),稀释成一个高盐缓冲相当于色谱开始缓冲,过滤。一旦液相色谱系统的准备,样品装载和目标蛋白从其他蛋白质分离载我n的使用在预包装的抗HIC列载疏水层析介质的裂解。分离方法是反复多次使用不同的层析介质(简称列侦察),以确定哪些媒体提供最好的绿色荧光蛋白分离。 (洗脱液)洗脱蛋白质分析行使用色谱系统包括探测器收集到较小的分数为后续(运行后)分析。基于GFP的活动在线路和运行后的分析和分离,HIC的最佳列和色谱介质确定。
表1。重点色谱系统,在这个协议中使用的组件。
图2。Bio-Rad公司DuoFlow中压液相色谱系统的框图。 SY的主要功能阻止包括自动缓冲混合,样品装载顺序列运行,自动选择不同的层析柱,洗脱液行分析,并串联收集分馏洗脱液。见文本的细节和表1。
HIC的媒体表2。生物物理特性测试。 HiTrap HIC的列的名称是指示性的配体,配基密度,粒径。
*法郎=快速流动;惠普高性能。粒径较大增加配体结合能力和流量。较小的粒径增加色谱分辨率。从制造商提供的文学中获得的信息。
图3。 Bio-Rad公司DuoFlow system.To上游1/4-28聚甲醛螺母连接的GE医疗HiTrap HIC的列1露儿对女性男性1/4-28接头(B1)和男性的1/16“女性鲁尔接头(C)是连接配件后,被附加到HiTrap列第二套圈(A1),缓冲液冲洗,并删除所有的气泡。列插座连接到一个女性的1/16“的男性M6的接头(D),男露儿女性M6的配件(E)和女性露儿对女性1 / 4-28拟合“(2)。整个装配连接到下游的1/4-28聚甲醛螺母和垫圈(2)。上游面板显示装置分离和较低的面板显示配件组装。
步骤# | 体积(mL) | 描述 | 参数 | |
1 | 0.00 | 整个运行过程中收集1.0毫升分数 | ||
2 | 0.00 | SWITCH列 | 疏水层析柱1 (位置2) | |
3 | 0.00 | 等梯度流 | PH:6.80 100%B级 | 体积:2.00毫升 流速:1.00 mL / min的 |
4 | 2.00 | 零基准 | QuadTec | |
5 | 2.00 | 零基准 | 紫外探测器 | |
6 | 2.00 | 注入样品 | 样品负载 动态循环 | 自动进样阀 体积:0.50毫升 流速:1.00 mL / min的 |
7 | 3.00 | 等梯度流 | PH:6.80 100%B级 | 体积:5.00毫升 流速:1.00 mL / min的 |
8 | 8.00 | 线性渐变 | PH:6.80 乙 - > 0%B级100% | 成交量:10.00毫升 流量:1.00毫升。/分钟 |
9 | 18.00 | 等梯度流 | PH:6.80 0%B级 | 体积:3.00毫升 流速:1.00 mL / min的 |
10 | 21.00 | 等梯度流 | PH:6.80 100%B级 | 体积:5.00毫升 流速:1.00 mL / min的 |
11 | 26.00 | 开关列 | 工会 (位置1) | |
结束 | 26.00 | 议定书结束 | 自动重复5 HIC的额外列 (位置3-7) | |
侦察型 | 运行数:6 | 步数侦察:1 |
表3。生物HIC的侦察方法的软件协议。
图4。HIC的代表盐梯度,电导率,列压力。作为盐的浓度(蓝线)减小,电导率(红线)也是如此。盐梯度和电导率追查之间的抵销表示需要的缓冲区,从缓冲区入口电导率显示器的时间。系统压力(灰线)的的球探运行时间保持相对恒定。
图5:编译顺序HiTrap HIC的柱色谱的球探运行。总蛋白(280,蓝线)和GFP(一个397,绿线)的在线检测是通过测量光吸收在280 nm和397 nm处,分别。在这一系列的实验中,最清晰的绿色荧光蛋白洗脱峰观察与苯基FF(高子)Column。苯基FF(高子)列也出现了提供绿色荧光蛋白和其他蛋白质之间的最大分离。增加1毫升HiTrap HIC的列测试,包括苯快流低取代(苯基FF(低子)),丁基快速流动(丁基法郎),丁基-S的快速流动(丁基-FF),辛基快速流动(辛基法郎) 。
图6。代表运行后GFP样品洗脱液的可视化。收集洗脱组分在一个1/minute率,每个绿色荧光蛋白的含量进行分析。在这个代表性的人物,文化分数10,12,14,16,和球探运行苯基FF(高子)18管,室温下(荧光)灯和紫外线(UV)光的可视化。管被看作都面临着向前(左侧面板)和自上而下(右图)。从紫外灯发出的光弥漫在左边的紫外线面板蓝色。显然在压裂检测GFP(绿色)TION 14紫外图像。上游面板显示总蛋白(A280的,蓝线)和GFP(一个397,绿线)5可视化组分的色谱踪迹。
液相色谱技术已被证明为高度纯化的蛋白质,必要时进行免疫6,生化7,准备和结构8研究非常宝贵的。 HIC的净化方法往往需要经验的首选媒介的决心,并配体结构,配体密度,矩阵珠属性,所有已被证明影响色谱结果2,3。自动列侦察是一种有效的方法选择HIC的媒介,为后续的优化和蛋白质纯化4。自动列侦察方法可以很容易地适应各种HIC的蛋白质纯化策略。盐的浓度,选择盐,盐梯度和pH的变化可能进一步提高净化条件,改变这些基本参数的影响,此前已审查13,14。 HIC的洗脱液含有部分纯化的目标蛋白酶可以进一步纯化,利用互补的色谱技术,如离子交换层析(离子交换)或凝胶过滤/体积排阻色谱9,10。
由于其独特的光吸收和发射特性,GFP流出曲线可以使用行和运行后的方法确定。为此,该协议可以进一步进行调整重组绿色荧光蛋白融合蛋白的纯化,其中无关的靶蛋白与GFP的“标签”。 GFP标记的目标蛋白质,可以检测紫外线灯11和纯化采用各种色谱方法,包括如上所述的HIC纯化策略。 GFP的净化,也成为在现代蛋白质科学技术12教学生化实验室教学主食。
虽然使用大幅度减少稳健的色谱SY可以进行基本的HIC的蛋白质纯化干,这里介绍的仪器有一个明显的优势,以帮助取得了良好的效果。利用一个高度自动化的系统显着的好处包括:提高运行运行状况的可重复性,节省时间,并减少空气进入系统10推出的机会。系统控制的缓冲区的混合,这是由系统最大化的便利,允许增加缓冲区的准备和实验重复性的一致性。所有球探的动态样本循环吸引足够的样品负荷运行进一步确保被添加到每个列样品的均匀性,并允许连续运行不中断或手动重装。从样品到列循环控制进样降低变异可能发生的样品装载手册。双列选择阀允许连续样品运行,每次使用不同的抗HIC列,,无需,replumb系统。执行MUL TI波长分析化验了一个独特的光度轮廓的一种蛋白质时特别有利。此外,以绿色荧光蛋白,细胞色素,黄素,和其他含血红素的蛋白质可能从这项技术中受益。电导率和pH监测设备允许实时实验条件的核查。分割分数洗脱收集允许改进的部分处理,使运行后的分析方法,需要一个最小的样品量(如酶联免疫吸附试验,SDS-PAGE电泳,免疫印迹和Experion微流体电泳)容易转移。第二部分收集脱机操作时需要手动同步,它允许最大的灵活性,馏分收集器的选择。 HIC的的球探列和蛋白质纯化利用这样一个强大的色谱系统最显着的缺点,包括初始时间和相关的预算支出与仪器购置和操作人员的培训。
T“这里提出的协议利用Bio-Rad公司DuoFlow层析系统。然而,也可以利用同样强劲,从其他制造商,如GE医疗ÄKTA前卫,仪表,能够产生相同的结果,甚至可以媲美色谱系统有独特的特点(如方法编程,组件的命名,运营商的偏好,和可扩展性的限制)前应考虑发起一个净化过程或仪器采集。选择色谱试剂和仪器的补充,Bio-Rad公司提供。
这项工作是由国家卫生部授予GM086822和国家科学基金会主要研究仪器授予在DBI-0960313研究院。笔者想感谢博士。乔恩宅唐娜·哈迪(Bio-Rad公司)和他们的技术专长,詹妮弗Loertscher(西雅图大学)。选择色谱试剂和补充仪器Bio-Rad公司提供的慷慨。
Name | Company | Catalog Number | Comments |
试剂名称 | 公司 | 目录编号 | 评论(可选) |
生物DuoFlow探路者20系统 | BIO-RAD | 7602257 | 包括系统的最大化,搅拌机,F10键工作站,AVR7-3阀,QuadTec紫外/可见光探测器流细胞,BioFrac的馏分收集,生物软件,入门套件 |
AVR9-8流选择阀 | BIO-RAD | 7600408 | 高压阀门,9口,8位,3500 psi(233杆)的限制,使用生物DuoFlow系统 |
分流阀SV3T 2 | BIO-RAD | 7600410 | 电磁阀,3端口,2位,30磅(2条)的限制,使用生物DuoFlow系统 |
流分配器阀 | BIO-RAD | ||
tical LSR与parentCategoryGUID的= 22c495f1-36ff-44a3-9140-ee7e54d0b1ba“目标=”_blank“> DynaLoop 25套件 | BIO-RAD | 7500451 | 滑模活塞样品环套件,包括25的毫升DynaLoop滑动活塞循环,DynaLoop部分试剂盒(#750-0450) |
BioFrac馏分收集器 | BIO-RAD | 7410002 | 两个分数山坳讲师使用 |
BioFrac微孔板下降头适配器 | BIO-RAD | 7410088 | |
BioFrac酶标板适配器 | BIO-RAD | 国家=美国&LANG = EN的productID = 741-0017“目标=”_blank“> 7410017 | |
紫外线光模块 | BIO-RAD | 7500202 | |
卤素灯 | BIO-RAD | <一目标=“_blank”> 7601331 | |
Econo梯度泵 | BIO-RAD | 7319001 | 梯度泵低压蛋白质纯化,包括油管和接头套件 |
Experion系统 | BIO-RAD | bio-rad.com/prd/en/US/adirect/biorad?CMD = BRCatgProductDetail及产品ID = 224301“目标=”_blank“> 7007001 | |
的Experion Pro260分析套件 | BIO-RAD | 7007102 | |
HiTrap HIC的列选择套件 | GE医疗集团 | 28-4110-07 | 包括7×1毫升HIC的媒体预包装侦察列 |
GE医疗的Bio-Rad公司色谱柱接头 | GE医疗集团 | 18111251和18111257 |
请求许可使用此 JoVE 文章的文本或图形
请求许可This article has been published
Video Coming Soon
版权所属 © 2025 MyJoVE 公司版权所有,本公司不涉及任何医疗业务和医疗服务。