一、純度標準
蛋白質提純以後需要有指標來說明它的純度,從原則上看有許多製備純化蛋白質的方法是可以將它們改成分析方法的,如各種分析的電泳、微量凝膠過濾法、各種色譜、結晶出現、生物活力及免疫分析等。用一種方法一個條件來分析蛋白質的純度是不夠的。由於蛋白質數量多,性質相似者在所難免,一個條件下兩個蛋白質不能分開的可能性是很大的,一般均希望用兩種以上的方法來分析蛋白質的純度。隻有一種檢定方法時應該用兩種以上條件來鑒定。對蛋白質純度的要求因工作需要而異,生物製品考慮製品體內的副作用,物理化學研究要求不幹擾對象的物化性質,化學結構分析要使雜質含量低於分析方法的靈敏度等均要作具體分析。
確定一個蛋白質樣品的純度,往往受很多因素的限製。通常,汙染蛋白質的含量極低,當它低於所用分析方法的檢測極限時,就很難從蛋白質樣品中檢測出。單獨使用某種檢測方法時,汙染蛋白質與蛋白質樣品的表現行為類似,同樣會被誤認為是均一的。用低分辨率方法證明是純的樣品,改用高分辨率方法時就可能證明它是不純的,而且每一種方法隻能描述樣品在某一方麵的特質。因此,隻用一種方法作為純度檢驗的標準是不可靠的,必須選擇多種檢驗純度的方法。理論上隻有當樣品通過了所有的檢驗,才能確定這個樣品是純的。
確定蛋白質(或多肽)樣品的純度標準大致如下:即分子大小是否均一,電荷是否均一,是否具有恒定的氨基酸組成,是否具有單一的N末端和C末端殘基,進一步純化時生物活性是否有提高及能否結晶等。如果都是單一的氨基酸殘基,則含雜質可能為1/160000。上述幾條是較嚴格的要求,很難全都達到。通常以電泳時呈現一條帶以及末端殘基鑒定是單一的情況下即可進行順序測定。
最好的純度標準是:建立多種分析方法,從不同的角度來測定蛋白質樣品的均一性。任何單獨一種方法的鑒定結果隻能作為蛋白質均一性的必要條件,而非充分條件。樣品的純度最終取決於所用檢測方法的類型和分辨能力。
二、常用的純度檢測方法
通常用於蛋白質樣品純度檢測的方法有物理化學法,如電泳、沉降、HPLC和溶解度分析等。此外,化學分析法以及利用生物活性、免疫學特性的方法也在純度檢測中使用。對於不同用途的蛋白質樣品,根據所要求的不同純度,選用適宜的檢測方法。一般來說,對樣品的純度要求越高,應當采用越多的檢驗方法。下麵介紹幾種檢驗純度的方法。
1.電泳法
此法最常用於蛋白質純度鑒定。目前采用的電泳分析有PAGE和SDS-PAGE、IEF、CE等。樣品在凝膠電泳上顯出一條區帶,隻說明樣品在荷質比(電荷/質量)方麵均一。如果一係列不同pH條件下的電泳都為一條帶,則結果更可靠。SDS-PAGE上出現一條帶隻能說明樣品在分子質量方麵是均一的,而且隻適用於含有相同亞基的蛋白質。IEF是基於等電點不同來分辨的,它有很高靈敏度。需要注意的是,蛋白質有時能和載體兩性電解質結合,改變其等電點。由於載體兩性電解質是多種不連續組分構成的,因而在凝膠上會出現多條微小的帶,當IEF凝膠上隻出現一個帶時,是均一性的很好證明,但出現多條微小帶時,卻不能說該樣品一定是不均一的。含脲的凝膠電泳對檢測在低離子強度下不溶的蛋白質的純度非常有用。樣品先溶解在脲中、完全變性,然後按電荷和亞基大小來分離。雙向電泳也是廣泛采用的技術,對分析純化酶來說,隻需單向電泳就可以了。
2.色譜法
用線性梯度的IEC或凝膠過濾色譜分析樣品時,純蛋白質樣品的洗脫圖譜上呈現出單一的對稱峰,具有恒定的比活。如果洗脫的各部分比活都相同,則表明樣品在色譜性質上均一。分析型HPLC常用於多肽、蛋白質純度的鑒定,分辨率接近於電泳法。
3.免疫化學法
免疫技術,如免疫擴散、免疫電泳、雙向免疫電泳、放射免疫分析等,都是鑒定蛋白質純度的有用方法。很多蛋白質和某些多糖、脂類一樣,都有抗原性,給適當動物注射時,刺激特異性抗體的形成。注射均一性的物質隻形成一種特異性抗體,而注射幾種具有抗原性物質時則產生幾種抗體,此法隻適用於雜質為抗原性物質。放射免疫分析法和酶聯免疫分析法發展迅速、應用廣泛,用於各種檢測中,幾乎普及於生物體內各種微量成分的測定,靈敏度很高。其中放射免疫分析法存在有損操作人員的健康和廢棄物汙染的可能,酶聯免疫分析法、發光免疫分析法和蛋白質印跡等方法則無此缺點。