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下游纯化工艺简介-4

2020.9.07
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王辉

致力于为分析测试行业奉献终身

2、离子交换色谱(ion exchange chromatography)
蛋白质、多肽均属于两性电解质,在缓冲液pH小于其等电点时,带净正电荷,而在缓冲液pH大于其等电点时,带净负电荷。阴离子交换凝胶本身带有正电荷基团,阳离子交换凝胶本身带负电荷基团。由于静电相互作用而使样品结合到凝胶上,再采用盐浓度梯度或者更换缓冲液的pH值进行洗脱
对于等电点小于5.0的酸性蛋白质,推荐使用阴离子交换,对于等电点大于7.0的碱性蛋白质,推荐使用阳离子交换。
两种模式:一种使目的蛋白结合凝胶,通过梯度洗脱;一种使目的蛋白不结合凝胶,而大部分杂质结合凝胶,则穿过液中含有目的蛋白。
column chromatography(柱色谱)
batch chromatography(批色谱)
c、疏水作用色谱
利用蛋白质、多肽在高盐存在下,可以结合疏水凝胶,而在盐浓度降低时又可以解脱的原理实现分离。
d、亲和色谱
利用蛋白质、多肽与某些配基的特异性相互作用而进行分离。例如:酶-底物,酶-抑制剂,糖蛋白-凝集素,抗原-抗体等。近来发展了金属螯合亲和色谱,用于纯化表面含色氨酸、酪氨酸、组氨酸等的蛋白质以及(His)6-tagged重组蛋白。
亲和色谱分为特异性亲和色谱和组别亲和色谱两类。肝素、凝集素、染料、金属螯合亲和色谱均为组别亲和色谱(同一配基可以结合许多种蛋白质)。
e、反相色谱
常用于蛋白质、多肽的HPLC分析,以及多肽的精细制备分离,分辨率极高,可以分离两种仅相差一个氨基酸的多肽。如血管紧张素(angiotensin)的几个亚型通过反相色谱可以很好地分离。
同一个样品在同一Source 30 RPC柱上进行分离,由于色谱条件进行了改变,色谱图截然不同,说明反相色谱具有高度的选择性。
四、应用举例
例一、一种抗HIV gp120单克隆抗体的Fab片断(E.coli中表达)
分子量:50 kD
等电点:11
表达定位:周质(periplasmic)
纯化策略:渗透压休克提取周质,阳离子交换去除大部分杂质,疏水作用色谱进一步去除杂质,最后用凝胶过滤分离。
例二、重组表达的α-淀粉酶
分子量:49.2 kD;等电点:~6
先采用阴离子交换,再进行疏水作用色谱,最后进行凝胶过滤。
例三、重组表达的乙型肝炎表面抗原的分离
1、史克公司:(酵母细胞表达)
破碎细胞,表面活性剂抽提,离心沉淀、超滤,再经凝胶过滤、阴离子交换,超速离心纯化,脱盐,除菌过滤,吸附,分装。
2、Merck公司:(酵母细胞表达)
破碎细胞,去碎片,抗原用多孔硅玻璃吸附,洗脱,凝胶过滤,甲醛处理,明矾吸附,疫苗。
3、巴斯德研究所:(CHO细胞表达)
培养上清液,离心去碎片,50%硫酸铵沉淀,离心,50%KBr处理,脱盐、超滤浓缩、Sepharose CL-4B凝胶柱分离。
4、Below,M.Bioseparation.1(1991).397工艺
破细胞,去碎片,加硫酸铵至一定浓度后,直接上Butyl-Sepharose 4 FF疏水柱,脱盐后上DEAE-Sepharose FF,超滤浓缩后上Sepharose 4 FF凝胶过滤柱.
例四、尖吻蝮蛇毒凝血酶样酶的分离
(注射用降纤酶)
分子量:38 kD;等电点:~5.4
原工艺:阴离子交换,凝胶过滤,第二次阴离子交换,凝胶过滤
达到95%以上纯度,产量6000-10000单位/克蛇毒。(两周)
新工艺:亲和色谱,阴离子交换,凝胶过滤,亲和色谱(一周)
纯度达到98.5%以上,产量达20000-25000单位/克蛇毒。
尖吻蝮蛇毒经过五个步骤的分离纯化后,获得了单成分降纤酶组分,电泳为一条带,HPLC为单峰。
如上所示,由于每一个步骤均会带来一定的损失,故在可能的情况下应尽量减少下游纯化的步骤(在保证达到所需纯度的前提下)。

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