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蛋白質(zhì)，你知多少？

安東帕 2020-03-27 | 閱讀：1942

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蛋白質(zhì)圖示

沒(méi)有蛋白質(zhì)就沒(méi)有生命

可見(jiàn)，蛋白質(zhì)對(duì)人體的重要性。

蛋白質(zhì)是組成人體一切細(xì)胞、組織的重要成分，

機(jī)體所有重要的組成部分都需要有蛋白質(zhì)的參與。

一般說(shuō)，蛋白質(zhì)約占人體全部質(zhì)量的18%，

最重要的還是其與生命現(xiàn)象有關(guān)。

成人每天的蛋白質(zhì)代謝情況

人體每天需要從食物中攝取正常值的蛋白質(zhì)，

維持身體正常機(jī)制的運(yùn)行。

蛋白質(zhì)最常在體液或等滲緩沖液中再懸浮。然而，在這種高導(dǎo)電性溶劑上用電泳光散射（ELS）測(cè)量zeta電位可能會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生過(guò)量熱量，進(jìn)而造成樣品降解和電極損傷。本文中，我們使用穩(wěn)定且可重復(fù)使用的Univette樣品池和Litesizer?500來(lái)測(cè)量溶解在等滲緩沖液中的標(biāo)準(zhǔn)蛋白溶菌酶的zeta電位。由于cmPALS專利技術(shù)和蛋白模式，該模式可以使測(cè)量過(guò)程短暫中斷，使樣品冷卻下來(lái)，能夠在不造成電極損傷的情況下獲得高重復(fù)性的zeta電位測(cè)量結(jié)果。

簡(jiǎn)介

Zeta電位與粒子間斥力有關(guān)，通常表征粒子懸浮液特性必需測(cè)量zeta電位。雖然很多物質(zhì)可以溶解或分散在去離子水中，但有些粒子需要分散在高導(dǎo)電性的溶劑中才能保持其結(jié)構(gòu)，不會(huì)降解。這在生物樣品中尤其常見(jiàn)，因?yàn)榈鞍踪|(zhì)、生物醫(yī)學(xué)聚合物和細(xì)胞必須溶解在緩沖液或等滲緩沖液中。

利用電泳光散射（ELS）來(lái)測(cè)量zeta電位，這意味著在樣品上應(yīng)用了電場(chǎng)。這種測(cè)量技術(shù)的常見(jiàn)弊端是所謂的焦耳熱，即電流通過(guò)導(dǎo)體(樣品)會(huì)產(chǎn)生熱量。樣品的電導(dǎo)率越高，產(chǎn)生的熱量越多，這可能會(huì)導(dǎo)致樣品降解和電極損傷。這個(gè)問(wèn)題對(duì)于生物樣品來(lái)說(shuō)更為嚴(yán)重，因?yàn)樯飿悠沸枰邔?dǎo)電性的溶劑，并且對(duì)熱解非常敏感。

因此，對(duì)于這樣的樣品，關(guān)鍵是要保持盡可能低的電流，并使用盡可能短的測(cè)試時(shí)間。Anton Paar的Litesizer?500，獨(dú)有的cmPALS專利技術(shù)可以在較低的電壓和較短的測(cè)量時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定靈敏的zeta電位測(cè)量，從而降低敏感樣品的應(yīng)力。此外，用戶可以激活一個(gè)稱為“蛋白模式”的軟件功能，它會(huì)在測(cè)量zeta電位時(shí)引入短暫的中斷，從而使樣品冷卻下來(lái)。

Univette是一種可重復(fù)使用的樣品池，可用于在高導(dǎo)電性或有機(jī)溶劑中測(cè)量zeta電位，它足夠堅(jiān)固，可以承受這種條件，并且不會(huì)造成電極損傷。

本文我們演示了Litesizer?500和Univette的聯(lián)用性能，即使用Kalliope?的蛋白模式來(lái)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)蛋白溶菌酶在高導(dǎo)電性溶劑中的zeta電位。

實(shí)驗(yàn)方法

用卵清蛋白（Sigma-Aldrich）制備了兩種不同的溶菌酶溶液：

0.1 mg/mL，溶于10 mM BisTris 緩沖液（Carl Roth）和50 mM NaCl （J.T. Baker） 1：1的混合物中。
1.0 mg/mL，溶于磷酸鹽緩沖液（PBS，Sigma-Aldrich）中。

向Univette石英樣品池中加入900 μL樣品。第一次測(cè)量的平衡時(shí)間設(shè)置為2分鐘，連續(xù)測(cè)量30秒。每個(gè)溶液測(cè)試3個(gè)獨(dú)立樣本，每個(gè)樣本重復(fù)4次，共測(cè)試12次。表1總結(jié)了測(cè)量的輸入?yún)?shù)。

樣品濃度	0.1 mg/ml	1 mg/ml
溶劑	10mMBisTris 50mMNaCl (BisTris/NaCl) 1:1 混合溶液	磷酸緩沖液(PBS)
電壓	5V	3V
運(yùn)行次數(shù)	20	20
重復(fù)次數(shù)	4	4
蛋白模式	是	是

表1：實(shí)驗(yàn)設(shè)置

Kalliope?軟件中的蛋白模式允許樣品在運(yùn)行時(shí)冷卻，從而減少焦耳熱的影響。

結(jié)果與討論

在BisTris/NaCl中制備的0.1 mg/mL樣品的平均電導(dǎo)率為6 mS/cm，zeta電位為自動(dòng)測(cè)量模式（表2）。該溶液的平均zeta電位為12 mV，如表2所示，如圖1所示。12次測(cè)量的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差低于5%。

樣品編號(hào)	平均Zeta 電位[mV]	相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差[%]	電導(dǎo)率[mS/cm]
1	12.3	3.64	6.069
2	12.1	6.09	6.039
3	12.0	4.38	6.024
1-3	12.1	4.57	6.044

表2：0.1 mg/mL溶菌酶在BisTris/NaCl中溶解的3個(gè)樣品的Zeta電位結(jié)果。每個(gè)值代表4個(gè)測(cè)量值的平均值

圖1：0.1 mg/mL溶菌酶在BisTris/NaCl中的zeta電位分布圖

PBS配制的1 mg /mL溶液的zeta電位值為9 mV，如表3所示，如圖2所示。然而，該溶液的平均電導(dǎo)率明顯高于BisTris/NaCl （29.4 mS/cm vs. 6 mS/cm）。

盡管如此，測(cè)量值間的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差是令人滿意的，平均值為7.2%（表3），遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于ISO標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定的最大可接受重復(fù)性10%，這表明ELS不會(huì)導(dǎo)致樣品顯著的降解。

經(jīng)過(guò)12次測(cè)量后對(duì)Univette的鈀電極進(jìn)行目測(cè)檢查，也表明這些電極沒(méi)有受到任何可見(jiàn)的損傷（未顯示）。

樣品編號(hào)	平均Zeta 電位[mV]	相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差[%]	電導(dǎo)率[mS/cm]
1	9.5	5.8	30.78
2	8.8	4.4	28.92
3	8.8	9.44	28.50
1-3	9.0	7.19	29.40

表3：溶解于PBS的3個(gè)溶菌酶樣品的Zeta電位結(jié)果。每個(gè)值為4個(gè)測(cè)量值的平均值

圖2：PBS中1mg /mL溶菌酶的zeta電位分布圖

結(jié)論

從實(shí)驗(yàn)中，證明了在高導(dǎo)電性溶劑中使用Litesizer?500和Univette可以實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)的高重復(fù)性zeta電位測(cè)量。cmPALS專利技術(shù)可以在較低的電壓和較短的測(cè)量時(shí)間內(nèi)測(cè)量zeta電位，大大降低了施加在樣品上的應(yīng)力。這使得即使在低濃度（0.1 mg/ml）和高導(dǎo)電性蛋白樣品中也可以進(jìn)行ELS測(cè)量。此外，Kalliope?的專用蛋白模式在ELS測(cè)試期間限制了焦耳熱，進(jìn)一步有助于樣品和樣品池的保存。