Vad är proteinutfällning?

Proteinutfällning är en metod som används för att extrahera och rena proteiner som hålls i en lösning.Stora, komplexa molekyler, proteiner har i allmänhet delar som har en negativ elektrisk laddning och delar som har en positiv laddning, liksom hydrofila och hydrofoba delar.Det finns en tendens för proteiner i lösning att klumpas ihop och fälla ut på grund av attraktionen mellan de negativt och positivt laddade delarna av molekylerna och den ömsesidiga attraktionen hos de hydrofoba delarna.Att motverka denna tendens är emellertid det faktum att i en vattenlösning kommer vattenmolekyler, som är polära, att ordna sig runt proteinmolekylerna på grund av den elektrostatiska attraktionen mellan motsatt laddade delar av vatten- och proteinmolekylerna.Detta resulterar i att proteinmolekylerna hålls isär och förblir i lösning, men det finns olika metoder för att uppnå utfällning av proteiner.

Den mest använda metoden för proteinutfällning är genom att lägga till en lösning av ett salt, en teknik som ofta kallas somsalta ut.Det salt som oftast används är ammoniumsulfat.Interaktionen mellan saltjonerna med vattenmolekyler tar bort vattenbarriären mellan proteinmolekyler, vilket gör att de hydrofoba delarna av proteinet kan komma i kontakt.Detta resulterar i proteinmolekylerna som samlas samman och utfäller ur lösningen.Som en allmän regel, ju högre molekylvikten hos proteinet, desto lägre är koncentrationen av saltet som krävs för att orsaka nederbörd, så det är möjligt att separera en blandning av olika proteiner i lösning genom att gradvis öka saltkoncentrationen, så att denOlika proteiner fälls ut i olika stadier, en process som kallas fraktionerad nederbörd.

Lösligheten hos ett protein i ett vattenhaltigt medium kan reduceras genom att införa ett organiskt lösningsmedel.Detta har effekten av att minska den dielektriska konstanten, som i detta sammanhang kan betraktas som ett mått på polariteten hos ett lösningsmedel.En minskning av polaritet innebär att det är mindre av en tendens att lösningsmedelsmolekyler kluster runt proteinet, så att det finns mindre vattenbarriär mellan proteinmolekyler och en större tendens till proteinutfällning.Många organiska lösningsmedel interagerar med de hydrofoba delarna av proteinmolekyler, vilket orsakar denaturering;Vissa, såsom etanol och dimetylsulfoxid (DMSO), gör emellertid inte.

Även om proteiner kan ha negativt och positivt laddade delar, ofta, i lösning, kommer de att ha en övergripande positiv laddning som varierar beroende på pH,och håller dem isär genom elektrostatisk avstötning.Under sura förhållanden, med ett lågt pH, tenderar proteiner att ha en total positiv laddning, medan vid högt pH är laddningen negativ.Proteiner har en mellanliggande punkt där det inte finns någon övergripande laddning och mdash;Detta kallas den isoelektriska punkten och för de flesta proteiner ligger det i pH-intervallet 4-6.Den isoelektriska punkten för ett upplöst protein kan nås genom att tillsätta en syra, vanligtvis saltlorisk eller svavelsyra, för att reducera pH till lämplig nivå, vilket möjliggör kluster och nederbörd av proteinmolekylerna.En nackdel med denna metod är att syrorna tenderar att denaturera proteinet, men det används ofta för att avlägsna oönskade proteiner.

Andra metoder för proteinutfällning inkluderar icke-joniska hydrofila polymerer och metalljoner.Den förstnämnda minskar mängden vatten som finns för att bilda en barriär mellan proteinmolekyler, vilket gör att de kan klumpas ihop och fälla ut.Positivt laddade metalljoner kan bindas med negativt laddade delar av proteinmolekylen, vilket minskar proteinets tendens att locka ett skikt av vattenmolekyler runt den, vilket återigen tillåter proteinmolekylerna att interagera med varandra och fälla ut ur lösningen.Metalljoner är effektiva även i mycket utspädda lösningar.