Τι είναι η βροχόπτωση της πρωτεΐνης;

Η κατακρήμνιση της πρωτεΐνης είναι μια μέθοδος που χρησιμοποιείται για την εξαγωγή και τον καθαρισμό των πρωτεϊνών που διατηρούνται σε ένα διάλυμα.Τα μεγάλα σύνθετα μόρια, οι πρωτεΐνες έχουν γενικά μέρη που έχουν αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο και μέρη που έχουν θετικό φορτίο, καθώς και υδρόφιλα και υδρόφοβα μέρη.Υπάρχει μια τάση για πρωτεΐνες στο διάλυμα να συσσωρεύονται και να κατακρημνιστούν λόγω της έλξης μεταξύ των αρνητικών και θετικά φορτισμένων τμημάτων των μορίων και της αμοιβαίας έλξης των υδρόφοβων τμημάτων.Ωστόσο, αντισταθμίζοντας αυτή την τάση είναι το γεγονός ότι σε ένα υδατικό διάλυμα, τα μόρια του νερού, τα οποία είναι πολικά, θα τείνουν να οργανώνονται γύρω από τα μόρια πρωτεΐνης λόγω της ηλεκτροστατικής έλξης μεταξύ των αντίθετα φορτισμένων τμημάτων των μορίων νερού και πρωτεϊνών.Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τα μόρια πρωτεΐνης να διατηρούνται και να παραμένουν σε διάλυμα, αλλά υπάρχουν διάφορες μέθοδοι για την επίτευξη των βροχοπτώσεων των πρωτεϊνών.

Η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη μέθοδος καθίζησης πρωτεΐνης είναι η προσθήκη ενός διαλύματος αλατιού, μιας τεχνικής που συχνά αναφέρεται ως ωςαλάτι.Το αλάτι που χρησιμοποιείται συχνότερα είναι θειικό αμμώνιο.Η αλληλεπίδραση των ιόντων άλατος με μόρια νερού αφαιρεί το φράγμα νερού μεταξύ των μορίων πρωτεϊνών, επιτρέποντας στα υδρόφοβα τμήματα της πρωτεΐνης να έρθουν σε επαφή.Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τα μόρια πρωτεΐνης να συσσωρεύονται και να κατακρημνίζονται έξω από το διάλυμα.Κατά γενικό κανόνα, όσο υψηλότερο είναι το μοριακό βάρος της πρωτεΐνης, τόσο χαμηλότερη είναι η συγκέντρωση του αλατιού που απαιτείται για να προκαλέσει βροχόπτωση, οπότε είναι δυνατόν να διαχωριστεί ένα μείγμα διαφορετικών πρωτεϊνών σε διάλυμα αυξάνοντας σταδιακά τη συγκέντρωση άλατος, έτσιΔιαφορετικές πρωτεΐνες κατακρημνίζονται σε διαφορετικά στάδια, μια διαδικασία γνωστή ως κλασματική βροχόπτωση.

Η διαλυτότητα μιας πρωτεΐνης σε ένα υδατικό μέσο μπορεί να μειωθεί με την εισαγωγή ενός οργανικού διαλύτη.Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τη μείωση της διηλεκτρικής σταθεράς, η οποία σε αυτό το πλαίσιο μπορεί να θεωρηθεί ως μέτρο της πολικότητας ενός διαλύτη.Η μείωση της πολικότητας σημαίνει ότι υπάρχει λιγότερη τάση για μόρια διαλύτη να συσσωρεύονται γύρω από εκείνα της πρωτεΐνης, έτσι ώστε να υπάρχει λιγότερο φραγμός νερού μεταξύ των μορίων πρωτεΐνης και μεγαλύτερη τάση προς την καθίζηση της πρωτεΐνης.Πολλοί οργανικοί διαλύτες αλληλεπιδρούν με τα υδρόφοβα τμήματα των μορίων πρωτεϊνών, προκαλώντας μετουσίωση.Ωστόσο, μερικοί, όπως η αιθανόλη και το διμεθυλοσουλφοξείδιο (DMSO), δεν το κάνουν. Αν και οι πρωτεΐνες μπορούν να έχουν αρνητικά και θετικά φορτισμένα μέρη, συχνά σε διάλυμα, θα έχουν ένα συνολικό θετικό ή αρνητικό φορτίο που ποικίλλει ανάλογα με το pH,και τους κρατάει χωριστά μέσω της ηλεκτροστατικής απόρριψης.Σε όξινες συνθήκες, με χαμηλό ρΗ, οι πρωτεΐνες τείνουν να έχουν συνολικό θετικό φορτίο, ενώ σε υψηλό ρΗ, το φορτίο είναι αρνητικό.Οι πρωτεΐνες έχουν ένα ενδιάμεσο σημείο στο οποίο δεν υπάρχει συνολική χρέωση mdash;Αυτό είναι γνωστό ως το ισοηλεκτρικό σημείο και για τις περισσότερες πρωτεΐνες, βρίσκεται στην περιοχή PH 4-6.Το ισοηλεκτρικό σημείο για μια διαλυμένη πρωτεΐνη μπορεί να επιτευχθεί με την προσθήκη ενός οξέος, συνήθως υδροχλωρικού ή θειικού οξέος, για να μειωθεί το ρΗ στο κατάλληλο επίπεδο, επιτρέποντας τη συσσώρευση και την κατακρήμνιση των μορίων πρωτεΐνης.Ένα μειονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι ότι τα οξέα τείνουν να μετουνί την πρωτεΐνη, αλλά χρησιμοποιείται συχνά για την απομάκρυνση των ανεπιθύμητων πρωτεϊνών.Ο πρώτος μειώνει την ποσότητα νερού που διατίθεται για να σχηματίσει ένα φράγμα μεταξύ των μορίων πρωτεϊνών, επιτρέποντάς τους να συσσωρεύονται και να κατακρημνιστούν.Τα θετικά φορτισμένα μεταλλικά ιόντα μπορούν να συνδεθούν με αρνητικά φορτισμένα μέρη του μορίου πρωτεϊνών, μειώνοντας την τάση της πρωτεΐνης να προσελκύσει ένα στρώμα μορίων νερού γύρω από αυτό, επιτρέποντας και πάλι στα μόρια πρωτεΐνης να αλληλεπιδρούν μεταξύ τους και να κατακρημνιστούν από το διάλυμα.Τα μεταλλικά ιόντα είναι αποτελεσματικά ακόμη και σε πολύ αραιά διαλύματα.