测定蛋白质分子量的 12 种方法

    蛋白质的分子量是其基本的理化性质之一,对于蛋白质结构、功能及生物学活性的研究至关重要。准确测定蛋白质分子量对于蛋白纯化、蛋白质组学研究、药物开发、基因工程等领域具有重要意义。目前,有多种方法可用于测定蛋白质的分子量,每种方法都有其适用范围和优势。本文将详细介绍 12 种测定蛋白质分子量的方法,并分析其原理、优缺点及应用场景。

     

    首先,我们来看看这12种测定蛋白质分子量的方法。它们包括:

    (1)SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)

    (2)毛细管电泳

    (3)凝胶过滤层析

    (4)超速离心分析

    (5)渗透压测定法

    (6)静态光散射

    (7)液相色谱-质谱联用(LC-MS)

    (8)基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)

    (9)离子迁移谱

    (10)等电聚焦电泳

    (11)X射线晶体学

    (12)核磁共振(NMR)波谱

     

    1、质谱法(Mass Spectrometry, MS)

    (1)基质辅助激光解析电离飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)

    MALDI-TOF 结合了基质辅助激光解析电离(MALDI)和飞行时间(TOF)技术。首先,蛋白质样品与有机基质混合,并在激光照射下被电离形成离子。随后,这些离子在电场作用下加速进入飞行管,依据其质荷比(m/z)不同,在检测器上形成不同的信号峰。

    优点

    • 适用于大分子蛋白的分子量测定

    • 高灵敏度,可以检测到低丰度蛋白

    • 速度快,适合高通量分析

    应用

    • 蛋白质鉴定

    • 蛋白翻译后修饰分析

    • 蛋白复合体研究

     

    (2)电喷雾电离质谱(ESI-MS)

    ESI-MS 采用高电压使样品溶液雾化,溶剂蒸发后形成带电离子进入质谱仪进行分析。相比 MALDI,ESI 更适合液相色谱(LC)联用,能够提供更详细的蛋白信息。

    优点

    • 适用于溶液状态下的蛋白

    • 高分辨率,可以区分蛋白同位素

    • 可用于蛋白复合体的研究

    应用

    • 蛋白-蛋白相互作用研究

    • 蛋白翻译后修饰分析

    • 生物药物分析

     

    2、电泳法(Electrophoresis)

    (1)SDS-PAGE(十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳)

    SDS 使蛋白变性并带负电荷,使其仅依据分子量在凝胶中分离,进而估算蛋白分子量。

    优点

    • 成本低,操作简单

    • 广泛适用于各种蛋白质

    • 可用于蛋白纯度分析

    应用

    • 蛋白纯度检测

    • 蛋白分子量估算

    • 蛋白组分分析

     

    (2)双向凝胶电泳(2D-GE)

    结合等电聚焦(IEF)和SDS-PAGE,蛋白质首先按照等电点(pI)分离,然后再依据分子量进行第二次分离。

    优点

    • 高分辨率

    • 适用于复杂蛋白混合物

    应用

    • 蛋白质组学研究

    • 蛋白翻译后修饰分析

     

    (3)毛细管电泳(Capillary Electrophoresis, CE)

    蛋白质在高压毛细管内迁移,不同分子量的蛋白迁移速率不同,从而达到分离目的。

    优点

    • 分析速度快

    • 样品需求量小

    • 高分辨率

    应用

    • 蛋白质分离

    • 蛋白结构分析

     

    3、色谱法(Chromatography)

    (1)尺寸排阻色谱(SEC)

    利用分子筛作用,较大蛋白先洗脱,小分子蛋白后洗脱。

    优点

    • 适用于蛋白复合物分析

    • 可估算蛋白分子量

    应用

    • 蛋白聚集体研究

    • 蛋白复合物分析

     

    (2)反相高效液相色谱(RP-HPLC)

    依据蛋白疏水性差异分离,通过保留时间推测分子量。

    优点

    • 高分辨率

    • 适用于蛋白质纯度检测

    应用

    • 蛋白质纯化

    • 蛋白分子量测定

     

    4、物理化学方法

    (1)超速离心法(Ultracentrifugation)

    蛋白在高速旋转下沉降速度不同,可依据沉降系数推测蛋白分子量。

    优点

    • 非破坏性

    • 适用于大分子蛋白

    应用

    • 蛋白复合体研究

    • 蛋白聚集体分析

     

    (2)X 射线小角散射(SAXS)

    X 射线照射溶液中的蛋白,依据散射信号推测蛋白分子量。

    优点

    • 适用于溶液状态蛋白

    • 可解析蛋白形态

    应用

    • 蛋白质结构研究

     

    (3)表面等离子共振(SPR)

    检测蛋白与配体结合的光学信号变化,可推测蛋白分子量。

    优点

    • 无需标记

    • 可实时检测蛋白结合情况

    应用

    • 蛋白相互作用研究

    • 药物筛选

     

    (4)气相渗透法(GEMMA)

    测量蛋白气相迁移率,以推测分子量。

    优点

    • 适用于非变性蛋白

    • 高精度测量

    应用

    • 蛋白复合体研究

     

    (5)光散射法(Light Scattering, LS)

    测量蛋白在光照下散射强度变化,以计算蛋白分子量。

    优点

    • 适用于大分子蛋白

    • 可测定蛋白聚集状态

    应用

    • 蛋白质药物研究

    • 蛋白复合体分析

     

    总结

     

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    通过了解和应用这些方法,研究人员可以在实验中选择最合适的方法以获得可靠的数据。例如,在选择测定蛋白质分子量的方法时,需要考虑样品的特性、实验的具体要求以及实验室的设备条件等因素。这些方法各自具有不同的优缺点和适用范围,研究人员应根据具体的实验需求进行选择。百泰派克生物科技提供高精度蛋白分子量测定服务,助力科研人员快速获得准确数据,为生物医药、蛋白质研究等领域提供一站式解决方案。

     

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